C++实现FIFO、LRU与Opt页面置换算法详解

本文档主要探讨了三种常见的页面置换算法——FIFO（First-In-First-Out）、Optimal（最佳置换）和LRU（Least Recently Used），并在C++编程环境中实现它们。首先，作者引入了必要的头文件并定义了一些常量，如页面数量M、字符串处理函数（decide 和 trans）用于解析用户输入的页号和时间。 1. **FIFO算法**：FIFO算法按照页面进入内存的时间顺序进行淘汰，即最早进入的页面最先被替换。在提供的代码中，`put()` 函数用于获取用户输入的页号，`struct Pro` 定义了页面对象，包含页号（num）和访问时间（time）。`Input()` 函数用于读取页面数量和选择自动（'a'）或宽容（'g'）的淘汰策略。当选择自动模式时，会随机分配页号，并初始化每个页面的时间为0。 2. **Optimal算法**：尽管没有直接提及Optimal算法，但通常它是指一个理想情况下的置换策略，总是选择当前最不常用的页面进行替换。在实际操作系统中，这通常是不可能实现的，因为它需要知道未来一段时间内的访问模式，但在理论分析中，它是性能最优的。 3. **LRU算法**：最近最久未使用（Least Recently Used）算法则是根据页面最近的使用时间来决定淘汰。虽然代码中没有直接实现LRU，但从描述中可以推测，在C++中可能会通过维护一个链表或哈希表来跟踪页面的访问历史，当需要替换时，选择最近最少使用的页面。 为了实现LRU，可以创建一个双向链表，每当一个页面被访问时，将其移动到链表的末尾；当需要淘汰一个页面时，从链表头部移除，即是最久未使用的页面。这样，新访问的页面会添加到链表尾部，而旧的未使用页面则会被淘汰。 总结来说，这篇文档提供了一个基础框架，展示了如何使用C++实现页面置换算法中的FIFO策略，以及如何潜在地扩展以包括LRU。对Optimal算法的讨论可能需要额外的理论背景和更复杂的逻辑。通过这些算法，系统可以有效地管理内存，减少不必要的页面替换，提高内存利用率。