java页面置换算法先进先出页面置换算法代码java

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mob64ca1409970a 2024-01-30 00:53:46

文章标签 java页面置换算法先进先出算法 java 开发语言后端 文章分类 Java 后端开发

OPT算法

定义：OPT（最佳置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页面，如果没有这样的页面存在，那就选择最长时间不需要访问的页面，来保证最低的缺页率。

import java.util.*;

public class OPT {
	private static List<Integer> new_list = new ArrayList<Integer>();//定义一个缓存容器，备用
	private static int temp = 0;//定义每次置换时需要替换的元素序列号

	public void O(int[] seq,int pages) {
		int page_break = 0;//定义断页次数
		LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();//定义一个缓存容器
		for (int i = 0; i < seq.length; i++) {
			if (!list.contains(seq[i])) {//如果list不包含访问序列需要访问的序列号时，包含则跳过
				if (list.size() != pages) {//当物理块未满时
					list.addLast(seq[i]);//追加到此列表的末尾
					page_break++;//断页加一
				}else {//如果物理块满了
					int flag = list.indexOf(index(seq,list,i));//此返回值为需要替换的序列号
					list.remove(flag);//删除这个元素
					list.addLast(seq[i]);// 追加最后一个新元素
					page_break++;// 置换，断页加一
				}
			}
		}
		//输出结果
		System.out.println("断页次数：" + page_break + "\n断页中断率：" + page_break * 1.0 / seq.length);
	}
	//此方法主要是寻找需要替换的序列号，参数分别表示为访问序列号，物理块所装的序列号，当前要访问的序列号
	//temp和new_list均为静态变量，因为在进行下一次的调用时，上一次的值会保留下来，这样有利于比较值的大小
	public static int index(int[] seq, LinkedList<Integer> list, int num) {
		int value=0;//定义返回值
		//该for循环主要是添加当前访问序列之后的所有序列号，每次调用该方法，前一次的数据会被清空，再添加相应的元素
		for (int j = num + 1; j < seq.length; j++) {
			new_list.add(seq[j]);
		}
		//对物理块中的数据进行for循环
		for (int k = 0; k < list.size(); k++) {
			if (new_list.indexOf(list.get(k)) != -1) {//如果能在当前序列号之后的元素中找到相应的的元素
				int flag = new_list.indexOf(list.get(k));//用flag记下它的下标
				if(temp<flag) {//如果temp小于flag，则表明它离当前访问序列号越远，也就是要被淘汰的，赋值给temp
					temp=flag;
				}
				if(k==list.size()-1) {//如果到末尾了，将最后所比的值赋值给value
					value=new_list.get(temp);
				}
			}else {//如果不能在当前序列号之后的元素中找到相应的的元素
				value=list.get(k);//直接获得需要替换的值
				temp=0;//令temp=0；恢复初始值
				new_list.clear();//清空new_list，恢复初始值
				return value;
			}
		}
		new_list.clear();//清空new_list，恢复初始值
		temp=0;//令temp=0；恢复初始值
		return value;
	}
}

FIFO算法

定义：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。

import java.util.LinkedList;

public class FIFO {
	public void F(int[] seq,int pages) {
		int page_break = 0;// 断页次数
		LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
		for (int i = 0; i < seq.length; i++) {
			if (list.contains(seq[i])) {// 如果即将访问的序列在物理块中，直接跳过
				continue;
			} else {// 如果即将访问的序列不在物理块中，添加到物理块中；如果满了，找到最久不被访问的序列，并删除替换
				if(list.size()!=pages) {
					list.addLast(seq[i]);// 该方法表示将指定的元素追加到此列表的末尾
					page_break++;//访问序列不存在，断页加一
				}else {
					list.removeFirst();// 删除第一个元素
					list.addLast(seq[i]);// 追加最后一个新元素
					page_break++;// 置换，断页加一
				}
			}
		}
		// 输出结果
		System.out.println("断页次数：" + page_break + "\n断页中断率：" + page_break * 1.0 / seq.length);
	}
}

LRU算法

定义：如果一个数据在最近一段时间没有被访问到，那么在将来它被访问的可能性也很小。也就是说，当限定的空间已存满数据时，应当把最久没有被访问到的数据淘汰。

import java.util.LinkedList;

public class LRU {
	public void L(int[] seq,int pages){
		int page_break = 0;// 断页次数
		// 储存容器，LinkedList底层通过链表来实现，随着元素的增加不断向链表的后端增加节点
		LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
		// 通过for循环来遍历seq数组
		for (int i = 0; i < seq.length; i++) {
			if (list.contains(seq[i])) {// 如果即将访问的序列在物理块中，重新记录其访问状态
				int flag = list.indexOf(seq[i]);// 标记已经存在的序列的下标
				list.remove(flag);// 删除这个元素
				list.addLast(seq[i]);// 在末尾重新添加它
			} else {// 如果即将访问的序列不在物理块中，添加到物理块中；如果满了，找到最久不被访问的序列，并删除替换
				if(list.size()!=pages) {
					list.addLast(seq[i]);// 该方法表示将指定的元素追加到此列表的末尾
					page_break++;//访问序列不存在，断页加一
				}else {
					list.removeFirst();// 删除第一个元素
					list.addLast(seq[i]);// 追加最后一个新元素
					page_break++;// 置换，断页加一
				}
			}
		}
		// 输出结果
		System.out.println("断页次数：" + page_break + "\n断页中断率：" + page_break * 1.0 / seq.length);
	}
}

最后合在一起，测试一下，代码如下：

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		while(true) {
			int pages = 0;// 定义页面框数
			int num = 0;// 定义选择数字
			Scanner scan = new Scanner(System.in);
			System.out.println("请输入用户访问序列走向：");
			String str = scan.nextLine();// 获取序列
			String[] str1 = str.split(" ");// 将获取的访问序列用分隔符空格分装到字符串数组里
			int[] seq=new int[str1.length];// 定义访问序列
			for (int i = 0; i < str1.length; i++) {
				seq[i] = Integer.valueOf(str1[i]);// 将String数组转化为int数组
			}
			System.out.println("请输入页面框数：");
			pages = scan.nextInt();// 获取页面框数
			System.out.println("**** 1、FIFO ****");
			System.out.println("**** 2、LRU ****");
			System.out.println("**** 3、OPT ****");
			num = scan.nextInt();// 获取选择的数字
			switch (num) {
			case 1:
				new FIFO().F(seq, pages);
				break;
			case 2:
				new LRU().L(seq, pages);
				break;
			case 3:
				new OPT().O(seq, pages);;
				break;
			default:
				System.out.println("输入错误，请重新输入");
				break;
			}
		}
	}
}

测试结果如下：

java页面置换算法先进先出页面置换算法代码java_算法