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文章目录
1、最佳淘汰算法（Optimal）举例代码流程图
2、先进先出的算法（FIFO）举例代码流程图
3、最近最久未使用算法（LRU）举例代码流程图
4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）代码流程图
1、最佳淘汰算法（OPT）
2、先进先出的算法（FIFO）
3、最近最久未使用算法（LRU）
4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）
命中率＝１－页面失效次数／页地址流(序列)长度
缺页率=缺页次数/（缺页次数+访问成功次数）
1、最佳淘汰算法（Optimal）
其所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的， 或许是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。 采用最佳置换算法通常可保证获得最低的缺页率。但由千人们目前还无法预知，一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的， 但可以利用该算法去评价其它算法。
举例
假定系统为某进程分配了三个物理块， 并考虑有以下的页面号引用串： 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1 进程运行时，先将7, 0, l三个页面装入内存。以后，当进程要访问页面2时，将会产生缺页中断。此时OS根据最佳置换算法将选择页面7予以淘汰。这是因为页面0将作为第5个被访问的页面，页面1是第14个被访问的页面，而页面7则要在第18次页面访问时才需调入。七次访问页面0时，因它已在内存而不必产生缺页中断。当进程访问页面3时，又将引起页面l被淘汰；因为，它在现有的1, 2, 0三个页面中，将是以后最晚才被访问的。 图示采用最佳置换算法时的置换图。由图可看出，采用最佳置换算法发生了6次页面置换。 
代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define ERROR -1
int page[1000];//内存
int toppage;
int MAXSIZE;
int F, ch;//缺页次数,置换次数
void watch(){//查看当前内存中存有的页面号
printf("当前内存序列：");
for (int i = toppage; i >= 0; i--)
printf("%d ", page[i]);
//printf("\t置换次数：%d\t缺页率：%d%%\n", ch, F * 100 / (S+F));
printf("\t置换次数：%d\t缺页次数：%d\n", ch, F);
return;
}
int locatetime(int queue[], int num, int t, int w){//num是页面序列总长，t是当前queue页面序列号,w是当前内存号
for (int i = t; i //最久未使用被淘汰,t是queue序列号
int max=-1,maxid=-1,h;
for (int i = 0; i
maxid = i;
max = h;
}
}
return maxid;
}
int search(int a){
for (int i = toppage; i >= 0; i--){
if (a == page[i]) return i;
}
return ERROR;
}
int scan(char str[], int queue[]){
int n = strlen(str), j = -1;
for (int i = 0; i
sscanf(str + i, "%d", &queue[++j]);
while (isdigit(str[++i]));
i--;
}
}
return j;//总长度
}
void Optimal(){
F = 0; ch = 0;
toppage = -1;
char str[1000];//输入字符串
int t, queue[100];//是否重新出现过,页地址流
printf("页地址流序列：");
scanf("%s", str);
int num = scan(str, queue)+1;//页地址流(序列)长度(0~num,所以长度+1）
for (int i = 0; i //在物理块中
printf("不缺页，无需置换\n");
continue;
}
else{//不在物理块中
F++;//物理块中无，所以缺页次数+1
if ((toppage + 1) >= MAXSIZE){//物理块满，最佳置换
//最久未使用被淘汰，被淘汰位置换为当前序列号
page[Popbase(queue, num, i)] = queue[i];//i是当前queue序列号
ch++;//置换次数+1
}
else
page[++toppage] = queue[i];
}
watch();
}
printf("页地址流长度：%d\t命中率：%d%%\t缺页率：%d%%\n\n", num, (num - ch) * 100 / num, F * 100 / num);
fill(page, page + num-1, 0);
}
int main(){
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
while (MAXSIZE != 0){
while (MAXSIZE > 1000){
printf("分配给的物理块过多,重新分配\n");
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
Optimal();
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
system("PAUSE");
return 0;
}
流程图
 
2、先进先出的算法（FIFO）
其所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的， 或许是在最长（未来）时间内不再被访问的页面。 采用最佳置换算法通常可保证获得最低的缺页率。但由千人们目前还无法预知，一个进程在内存的若干个页面中，哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法是无法实现的， 但可以利用该算法去评价其它算法。
举例
假定系统为某进程分配了三个物理块， 并考虑有以下的页面号引用串： 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1 进程运行时，先将7, 0, l三个页面装入内存。以后，当进程要访问页面2时，将会产生缺页中断。此时OS根据最佳置换算法将选择页面7予以淘汰。这是因为页面0将作为第5个被访问的页面，页面1是第14个被访问的页面，而页面7则要在第18次页面访问时才需调入。七次访问页面0时，因它已在内存而不必产生缺页中断。当进程访问页面3时，又将引起页面l被淘汰；因为，它在现有的1, 2, 0三个页面中，将是以后最晚才被访问的。 图示采用最佳置换算法时的置换图。由图可看出，采用最佳置换算法发生了6次页面置换。 
代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define ERROR -1
int page[1000];//内存
int toppage;
int MAXSIZE;
int time;//最长驻留的page的序号
int F, ch;//缺页次数,置换次数
void watch(){//查看当前内存中存有的页面号
printf("当前内存序列：");
for (int i = toppage; i >= 0; i--)
printf("%d ", page[i]);
printf("\t置换次数：%d\t缺页次数：%d\n", ch, F);
return;
}
int search(int a){
for (int i = toppage; i >= 0; i--){
if (a == page[i]) return i;
}
return ERROR;
}
int scan(char str[], int queue[]){
int n = strlen(str), j = -1;
for (int i = 0; i
sscanf(str + i, "%d", &queue[++j]);
while (isdigit(str[++i]));
i--;
}
}
return j;//总长度
}
void FIFO(){
F = 0; ch = 0;
toppage = -1;
time = 0;
char str[1000];//输入字符串
int t, queue[100];//是否重新出现过,页地址流
printf("页地址流序列：");
scanf("%s", str);
int num = scan(str, queue);//页地址流(序列)长度
for (int i = 0; i //重复出现过，不缺页
printf("不缺页，无需置换\n");
continue;
}
else{//缺页
F++;
if ((toppage + 1) >= MAXSIZE){//物理块满，最先进入的页面出栈
page[time] = queue[i];
time = (time + 1) % MAXSIZE;
ch++;//置换次数+1
}
else//物理块没满，直接置换进内存
page[++toppage] = queue[i];
watch();
}
}
num++;
printf("页地址流长度：%d\t命中率：%d%%\t缺页率：%d%%\n\n", num, (num - ch) * 100 / num, F * 100 / num);
fill(page, page + num-1, 0);
}
int main(){
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
while (MAXSIZE != 0){
while (MAXSIZE > 1000){
printf("分配给的物理块过多,重新分配\n");
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
FIFO();
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
system("PAUSE");
return 0;
}
流程图
3、最近最久未使用算法（LRU）
最近最久未使用(LRU)的页面置换算法是根据页面调入内存后的使用情况做出决策的。由于无法预测各页面将来的使用清况，只能利用 “最近的过去” 作为 “最近的将来” 的近似， 因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。 该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t。 当需淘汰一个页面时，选择现有页面中其t值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。
举例
当进程第一次对页面2进行访问时，由于页面7是最近最久未被访问的，故将它置换出去。当进程第一次对页面3进行访间时，第1页成为最近最久未使用的页，将它换出。由图可以看出， 前5个时间的图像与最佳置换算法时的相同， 但这并非是必然的结果。 因为最佳置换算法是从 “向后看” 的观点出发的，即它是依据以后各页的使用情况进行判断；而LRU算法则是 “ 向前看” 的，即根据各页以前的使用情况来判断， 而页面过去和未来的走向之间并无必然的联系。 
代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define ERROR -1
int page[1000];//LRU栈
int toppage;
int MAXSIZE;
int F,ch;//缺页次数,置换次数
void watch(){//查看当前内存中存有的页面号
printf("当前内存序列：");
for (int i = toppage; i >= 0; i--)
printf("%d ", page[i]);
printf("\t置换次数：%d\t缺页次数：%d\n",ch,F);
return;
}
void Popbase(int a){//page[a]出栈
for (int i = (a+1); i
for (int i = toppage; i >= 0; i--){
if (a == page[i]) return i;
}
return ERROR;
}
int scan(char str[],int queue[]){
int n = strlen(str),j=-1;
for (int i = 0; i
sscanf(str + i, "%d", &queue[++j]);
while (isdigit(str[++i]));
i--;
}
}
return j;//总长度
}
void LRU(){
F = 0; ch = 0;
toppage = -1;
char str[1000];//输入字符串
int t,queue[100];//是否重新出现过,页地址流
printf("页地址流序列：");
scanf("%s", str);
int num=scan(str, queue);//页地址流(序列)长度
for(int i=0;i//重复出现过，不缺页
Popbase(t);//重复出现的page[t]先出栈
}
else{//缺页
F++;//缺页次数+1
if ((toppage + 1) >= MAXSIZE){//物理块满，最近最久未使用的页面出栈
Popbase(0);//最近最久未使用的页面是page[0],出栈
ch++;//置换次数+1
}
}
page[++toppage] = queue[i];
watch();
}
num++;
printf("页地址流长度：%d\t命中率：%d%%\t缺页率：%d%%\n\n", num, (num - ch) * 100 / num, F * 100 / num);
fill(page, page + num - 1,0);
}
int main(){
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
while (MAXSIZE != 0){
while (MAXSIZE > 1000){
printf("分配给的物理块过多,重新分配\n");
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
LRU();
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
system("PAUSE");
return 0;
}
流程图
4、简单时钟(钟表)算法（CLOCK）
我们把页面排成一个时钟的形状，该时针有一个针臂。每次需要更换页面的时候，我们从针臂所指的页面开始 检查。如果当前页面的访问位为0，即从上次检查到这次，若该页面没有被访问过，将该页面替换；如果当前页面的访问位为1，即当前页面被访问过，那就将其访问位清零，并顺时针移动指针到下一个页面。
代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define ERROR -1
typedef struct CLOCK{
int data;
bool fw;
}CLOCK;
int toppage;
int MAXSIZE;
int time;//针臂
int F, ch;//缺页次数,置换次数
void watch(CLOCK page[]){//查看当前内存中存有的页面号
printf("当前内存序列：");
for (int i = toppage; i >= 0; i--)
printf("%d ", page[i].data);
printf("\t置换次数：%d\t缺页次数：%d\n", ch, F);
return;
}
int search(int a, CLOCK page[]){
for (int i = toppage; i >= 0; i--){
if (a == page[i].data) return i;
}
return ERROR;
}
int scan(char str[], int queue[]){
int n = strlen(str), j = -1;
for (int i = 0; i
sscanf(str + i, "%d", &queue[++j]);
while (isdigit(str[++i]));
i--;
}
}
return j;//总长度
}
void FIFO(){
CLOCK page[1000];//内存
F = 0; ch = 0;
toppage = -1;
time = 0;//针臂指为0
char str[1000];//输入字符串
int t, queue[100];//是否重新出现过,页地址流
printf("页地址流序列：");
scanf("%s", str);
int num = scan(str, queue);//页地址流(序列)长度
for (int i = 0; i //重复出现过，不缺页
printf("不缺页，无需置换\n");
continue;
}
else{//缺页
F++;
if ((toppage + 1) >= MAXSIZE){//物理块满，访问位为0的页面出队，访问位为1的页面置为0并访问下一个直到队尾
while (page[time].fw){//访问位为1的页面都赋为访问位为0直到遇到访问位为0的
page[time].fw = false;
time = (time+1)%MAXSIZE;
}
page[time].data = queue[i];
page[time].fw = true;//访问位置1
time = (time + 1) % MAXSIZE;
ch++;//置换次数+1
}
else{//物理块没满，直接置换进内存
toppage++;
page[toppage].data = queue[i];
page[toppage].fw = true;
}
watch(page);
}
}
num++;
printf("页地址流长度：%d\t命中率：%d%%\t缺页率：%d%%\n\n", num, (num - ch) * 100 / num, F * 100 / num);
}
int main(){
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
while (MAXSIZE != 0){
while (MAXSIZE > 1000){
printf("分配给的物理块过多,重新分配\n");
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
FIFO();
printf("分配给物理块的数量:");
scanf("%d", &MAXSIZE);
}
system("PAUSE");
return 0;
}
流程图
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