操作系统页面置换模拟系统

#include <map>
#include <set>
#include <list>
#include <deque>
#include <stack>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <math.h>
#include <iomanip>
#include <cstdlib>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int address[322];//指令地址
int num[322];//访问串
int cnt;//合并后的访问串个数
//随机生成指令地址
void GenerateAddress(int page)
{
	srand(unsigned(0));
	int cur,tmp[322];
	for(int i=0;i<320;i++)
	{
		if(i%3==0)
		{
			cur = rand() % 320;
			cur = (cur+1) % 320;
			address[i] = cur;//顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令
		} else
		if(i%3==1)
		{
			cur = rand() % (cur+2);//在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m'
			cur = (cur+1) % 320;
			address[i] = cur;//顺序执行一条指令，其地址为m'+1
		} else 
		if(i%3==2)
		{
			cur = rand() % 320 + (cur + 2);
			cur = cur%320;
			address[i] = cur;
		}
		tmp[i] = address[i] / page;
	}
	num[cnt++] = tmp[0];
	for(cnt = 0,i=1;i<320;i++)//相邻相同的合并
	{
		if(tmp[i]==tmp[i-1])continue;
		num[cnt++] = tmp[i];
	}	
}
struct node{
	int id;
	int rec;
};
node block[322];
//FIFO算法：在所给的内存块中查找最早进入的页面号
double FIFO(int memory){
	int sum = 0;
	int k = 0;
	for(int i=0;i<cnt;i++) {
		bool find = false;
		int minm = (1<<30);
		int tag;
		for(int j=0;j<k;j++){
			if(block[j].id == num[i]){
				find = true;
				break;
			}
			if(block[j].rec < minm){
				minm = block[j].rec;
				tag = j;
			}
		}
		if(!find){
			if(k<memory){
				block[k].id = num[i];
				block[k++].rec = i;//每当更新就记录当前i下标值，查找的时候找出最小值就是最早的页面号
			} else {
				block[tag].id = num[i];
				block[tag].rec = i;
			}
			sum++;//统计缺页数
		} 
	}
	return (sum*1.0)/(cnt*1.0);
}
//LRU算法：在所给的内存中查找最久没有使用过的页面号
double LRU(int memory){
	int sum = 0;
	int k = 0;
	for(int i=0;i<cnt;i++){
		bool find = false;
		int maxm = -1;
		int tag;
		for(int j=0;j<k;j++){
			if(block[j].id==num[i]){
				find = true;
				block[j].rec = 0;
				break;
			}
			if(block[j].rec>maxm){
				maxm = block[j].rec;
				tag = j;
			}
		}
		if(!find){
			if(k<memory){
				block[k].id = num[i];
				block[k++].rec = 0;
			} else {
				block[tag].id = num[i];
				block[tag].rec = 0;
			}
			sum++;//统计缺页数
		} 
		for(j=0;j<k;j++){
			block[j].rec++;
		}
	}
	return (sum*1.0)/(cnt*1.0);
}
//OPT算法：在未来一段时间中查找最久不使用的页面号
double OPT(int memory){
	int next[322];
	int i,j,k = 0;
	for(i=0;i<cnt;i++){//预处理，处理每个访问串的未来不使用的时长
		for(j=0;j<cnt;j++){
			if(num[i]==num[j])break;
		}
		if(j==cnt){
			next[i] = (1<<30);//置为无穷大表示以后不再使用
		} else next[i] = j-i;
	}
	int sum = 0;
	for(i=0;i<cnt;i++){
		bool find = false;
		int maxm = -1;
		int tag;
		for(j=0;j<k;j++){
			if(block[j].id==num[i]){
				find = true;
				break;
			}
			if(block[j].rec>maxm){
				maxm = block[j].rec;
				tag = j;
			}
		}
		if(!find){
			if(k<memory){
				block[k].id = num[i];
				block[k++].rec = next[i];
			} else {
				block[tag].id = num[i];
				block[tag].rec = next[i];
			}
			sum++;//统计缺页数
		}
	}
	return (sum*1.0)/(cnt*1.0);
}
int main()
{
	cout<<"************************欢迎来到操作系统页面置换模拟系统************************"<<endl;
	while(1){
		int page, memory;
		cout<<"请输入页面大小（以数字表示，退出请按0）：1K，2K，4K，8K，16K"<<endl;
		cin>>page;
		if(page==0)break;
		cout<<"请输入分配给程序的内存块数:"<<endl;
		cin>>memory;
		int res = 10*page;
		page = 320/(10*page);//页数
		if(page <= memory){
			cout<<"缺页率：";
			cout<<"0.00%"<<endl;
		} else {
			GenerateAddress(res);
			cout<<"320个随机访问串：";
			for(int i=0;i<cnt;i++){//输出320个随机访问串
				cout<<"["<<num[i]<<"]"<<" ";
			}cout<<endl<<endl;
			cout<<"请选择算法（数字表示，以0 结束）：1、FIFO；2、LRU；3、OPT"<<endl;
			int choice;
			while(cin>>choice && choice){
				switch (choice){
				case 1:printf("FIFO算法的缺页率：%.2lf%%\n\n",FIFO(memory)*100.0);
					   break;
				case 2:printf("LRU算法的缺页率：%.2lf%%\n\n",LRU(memory)*100.0);
					   break;
				case 3:printf("OPT算法的缺页率：%.2lf%%\n\n",OPT(memory)*100.0);
					   break;
				case 0:break;
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}