操作系统四种页面置换算法（OPT、FIFO、LRU、CLOCK）的C++实现

最新推荐文章于 2025-05-22 22:51:17 发布
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文章标签： 页面置换算法 操作系统 c++实现 OPT、FIFO、LRU、CLOCK
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Run_Bomb/article/details/85239448
本文深入探讨了四种主要的页面置换算法：最佳置换算法(OPT)、最近最少使用算法(LRU)、先进先出算法(FIFO)及Clock算法，通过代码实现展示了每种算法的工作原理及其在不同场景下的应用。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

 算法原理？不要想太多了，马上复制我的代码运行一下

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include<map>
#include<set>
#include <algorithm>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#define N 200
using namespace std;

int page[N];//页面引用号
int block[N];//物理块，内存
int dist[N][N];//表示第i次访问内存的时候，内存中的页面j 在以后被访问的最小时间

int n;//页面引用号个数
int m;//物理块数目
int page_max;//最大页面号

int pre[N];//page[i]在page中的索引
int opt() {//最佳页面置换算法
	int page_lack = 0;
	memset(pre, 0, sizeof(pre));
	memset(dist, 0x3f, sizeof(dist));
	memset(block, -1, sizeof(block));
	for (int i = n; i >= 1; --i) {
		for (int j = 0; j <= page_max; ++j)
			if (pre[j])
				dist[i][j] = pre[j] - i;
		pre[page[i]] = i;
	}

	for (int i = 1; i <= n; ++i) {//开始访问页面，初始是内存中没有分页
		int j;
		int max_dist = 0, p;
		for (j = 1; j <= m; ++j) {
			if (block[j] == -1) {//改块没有放入页面，则直接放入, 产生缺页
				block[j] = page[i];
				cout << "页面" << page[i] << "不在内存，直接放入物理块" << j << "中!" << endl;
				page_lack++;
				break;
			}
			else if (block[j] == page[i])//页面存在内存中
				break;

			if (max_dist < dist[i][block[j]]) {
				max_dist = dist[i][block[j]];//说明block[j] 对应的页面以后会长时间不会用到
				p = j;//block[] 第j个页面会被替换掉
			}
		}
		if (j > m) {//此时内存中不能在放入新的分页，而且没有找到page[i]对应的分页，接下来进行页面替换
			cout << "页面" << page[i] << "不在内存，将物理块" << p << "中的页面" << block[p] << "替换掉!" << endl;
			block[p] = page[i];
			page_lack++;
		}
		cout << endl << "当前内存中页面的情况:" << endl;
		for (int k = 1; k <= m; ++k)//内存中页面加载情况
			cout << block[k] << " ";
		cout << endl << endl;
	}
	cout << "OPT进行了" << page_lack - m << "次页面置换" << endl;
	return page_lack;//返回缺页次数
}

int lru() {//最近最久未使用算法和opt算法差不多，只不过是lru是向前看， opt是向后看
	int page_lack = 0;
	memset(pre, 0, sizeof(pre));
	memset(dist, 0x3f, sizeof(dist));
	memset(block, -1, sizeof(block));
	for (int i = 1; i <= n; ++i) {
		for (int j = 0; j <= page_max; ++j)
			if (pre[j])
				dist[i][j] = i - pre[j];
		pre[page[i]] = i;
	}

	for (int i = 1; i <= n; ++i) {//开始访问页面，初始是内存中没有分页
		int j;
		int max_dist = 0, p;
		for (j = 1; j <= m; ++j) {
			if (block[j] == -1) {//改块没有放入页面，则直接放入, 产生缺页
				block[j] = page[i];
				cout << "页面" << page[i] << "不在内存，直接放入物理块" << j << "中!" << endl;
				page_lack++;
				break;
			}
			else if (block[j] == page[i])//页面存在内存中
				break;

			if (max_dist < dist[i][block[j]]) {
				max_dist = dist[i][block[j]];//说明block[j] 对应的页面以后会长时间不会用到
				p = j;//block[] 第j个页面会被替换掉
			}
		}
		if (j > m) {//此时内存中不能在放入新的分页，而且没有找到page[i]对应的分页，接下来进行页面替换
			cout << "页面" << page[i] << "不在内存，将物理块" << p << "中的页面" << block[p] << "替换掉!" << endl;
			block[p] = page[i];
			page_lack++;
		}
		cout << endl << "当前内存中页面的情况:" << endl;
		for (int k = 1; k <= m; ++k)//内存中页面加载情况
			cout << block[k] << " ";
		cout << endl << endl;
	}
	cout << "LRU进行了" << page_lack - m << "次页面置换" << endl;
	return page_lack;//返回缺页次数
}

set<int>page_set;
int fifo() {//先进先出页面置换算法
	int page_lack = 0;
	memset(block, -1, sizeof(block));
	int index = 1;
	for (int i = 1; i <= n; ++i) {
		if (index > m) index = 1;
		set<int>::iterator it;
		it = page_set.find(page[i]);
		if (it == page_set.end()) {
			if (block[index] != -1)
				page_set.erase(block[index]);
			page_set.insert(page[i]);
			block[index++] = page[i];
			++page_lack;
		}
		for (int k = 1; k <= m; ++k)
			cout << block[k] << " ";
		cout << endl;
	}
	cout << "FIFO进行了" << page_lack - m << "次页面置换" << endl;
	return page_lack;
}

int nru[N];//表示 物理块 i 最近时候被访问过
int page_in_block[N];//页面 i 在 block的下标索引
int clock() {
	int index = 1;
	int page_lack = 0;
	memset(block, -1, sizeof(block));
	for (int i = 1; i <= n; ++i) {
		if (page_in_block[page[i]]) {//如果page[i]已经在内存中
			nru[page_in_block[page[i]]] = 1;//重新标记这个物理块中的页面被访问过了
			cout << endl << "第" << i << "次: 页面" << page[i] << "已经存在物理块" << page_in_block[page[i]] << "中!" << endl;
		}
		else {
			while (true) {
				if (index > m) index = 1;
				if (block[index] == -1) {
					nru[index] = 1;
					page_in_block[page[i]] = index;
					block[index++] = page[i];
					++page_lack;
					break;
				}
				if (block[index] == page[i]) {
					nru[index++] = 1;
					break;
				}
				else {
					if (nru[index] == 0) {//替换该页面
						nru[index] = 1;
						page_in_block[block[index]] = 0;
						cout << endl << "第" << i << "次: 物理块" << index << "中的页面" << block[index] << "最近未被使用，将要被页面" << page[i] << "替换!" << endl;
						page_in_block[page[i]] = index;
						block[index++] = page[i];
						++page_lack;
						break;
					}
					else
						nru[index++] = 0;
				}
			}
		}
		for (int k = 1; k <= m; ++k)
			cout << block[k] << " ";
		cout << endl;
	}
	cout << "CLOCK进行了" << page_lack - m << "次页面置换" << endl;
	return page_lack;
}

int main() {
	cout << "页面个数：";
	cin >> n;
	cout << "物理块数目：";
	cin >> m;
	cout << "请输入" << n << "个页面号：" << endl;
	for (int i = 1; i <= n; ++i) {
		cin >> page[i];
		page_max = max(page_max, page[i]);
	}
	cout << "缺页中断次数:" << opt() << endl;
	cout << "***********************************" << endl;
	cout << "缺页中断次数:" << lru() << endl;
	cout << "***********************************" << endl;
	cout << "缺页中断次数:" << fifo() << endl;
	cout << "***********************************" << endl;
	cout << "缺页中断次数:" << clock() << endl;
	return 0;
}

 输入样例：（参考《计算机操作系统第四版》P177第13题）

页面置换算法（FIFO , LRU, OPT）（C++实现模拟）
gc.collect()
06-27 1万+
简述 先输入一个N表示的是，页表大小（最多能存的帧数）。 之后的序列是最大为9，最小为0的一个申请序列。 之后的输入一个数字T，表示输入的测试命令的数目。 之后的命令。 第一个数表示使用什么页面置换算法。 1 表示FIFO. 2 表示LRU 3 表示OPT 第二个是什么操作： get A，B表示运行完第A个序列之后，B在也页表中么？在就输出1，否则0。 pf A表示的是，运行...
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四种页面置换算法齐全，c++上可以直接运用
操作系统虚拟内存中的四种典型页替换算法(OPT,LRU,FIFO,Clock)
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LRU (Least Recently Used) 页面置换算法
最新发布
weixin_47233946的博客
05-22 538
LRU（Least Recently Used，最近最少使用）是一种常用的页面置换算法，其核心思想是选择最长时间未被使用的页面进行置换，基于程序的局部性原理。该算法实现相对简单，能够较好地反映程序的局部性原理，但需要记录每个页面的使用时间，硬件实现成本较高。LRU算法可以通过计数器方式或栈方式实现。本文提供了一个使用哈希表和双向链表实现的C++代码示例，展示了如何通过O(1)时间复杂度进行查找、插入和删除操作。LRU算法广泛应用于操作系统页面置换、数据库缓存、Web服务器缓存、浏览器缓存和内存管理等领域。其
操作系统的页面置换C++算法：OPT FIFO LRU CLOCK 计算缺页率
冷秋月的专栏
07-16 7456
暴力直接上代码，主要是用了vector来实现，有些方法比较费时，不太好，请各位大神斧正。这是个人的作业（笑）。 这是代码下载页http://download.youkuaiyun.com/detail/l631068264/7644569 里面还有多级反馈队列进程调度的MFC版
操作系统页面置换算法(opt,lru,fifo,clock)实现
aipiannian6725的博客
09-23 3288
选择调出页面的算法就称为页面置换算法。好的页面置换算法应有较低的页面更换频率，也就是说，应将以后不会再访问或者以后较长时间内不会再访问的页面先调出。 常见的置换算法有以下四种（以下来自操作系统课本）。 1. 最佳置换算法(OPT) 最佳(Optimal, OPT)置换算法所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面,这样可以保证获得最低的...
页面置换算法 C++实现
yangzhijiu的博客
06-17 3325
操作系统 页面置换算法 #include<iostream> using namespace std; #include<vector> vector<vector<int> > compute(vector<int> vv,int x) { vector<vector<int> > v; vector<int> g; for(int i=0;i<vv.size();i++){
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09-15
该工程具体是在codeblock上面实现了操作系统课程上讲解的页面置换算法，包括先进先出（FIFO）、最佳置换算法（OPT）、最久最近未使用算法（LRU）。 具体实现功能有： 1、建立相应的数据结构 2、在屏幕上显示页面的状况 3、时间的流逝可用下面几种方法模拟：按键盘，每按一次可认为过一个时间单位; 4、将一批页的置换情况存入磁盘文件，以后可以读出并重放; 5、计算页面的缺页次数、缺页后的页面置换次数 6、支持算法：FIFO、LRU、最佳置换算法。
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操作系统—页面置换算法（C++实现）
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页面置换算法: 资源包含三个算法：OPT---最佳置换算法、//FIFO---先进先出、//LRU---最近最久未使用 操作：用户输入物理块数、页面待要访问的个数、每个页面编号，计算出缺页数、置换数、缺页率 语言：C++ 运行环境：Visual Studio 2013/更高版本
Unity 2D 学习手札（十二）Sprite 的触点处理
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前言 一个简单的范例，如下图的朴克牌，点一下就会翻过来，再点一次就盖起来。 朴克牌游戏对象 首先新增一个 Sprite 对象，用于显示朴克牌的点数，命名为 oneCard。然后在其下新增一个 Sprite 子对象，用于显示背面图像，命名为 imgBack。 由于 oneCard 要判断是否被点击，所以得添加一个Box 碰撞器。添加方式如下： 最后为此对象挂上一个脚本 Card.cs。 完整的程...
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1、首先建立本次实验的流程图： 1、 然后建立储存相应页面的物理块： struct Physicalblock{ int name; int nomber;//优先级1，2，3 }pb[10]; 其中name表示页面名，nomber在lru算法中起到标记时间的作用 2、 设置一个指针，在fifo算法中指向最老进程 Physicalblock *p=pb;//指向最老进程的指针 3、...
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