lfu頁面置換演算法java代碼

1. java程序設計

I am sorry; in China; please speak Chinese;謝謝；我之所以寫了句英語只是因為擔心你是外國人；哎；

2. [求助]LFU頁面置換演算法

least frequently used (LFU)，要求在頁置換時置換引用計數最小的頁。
3，2，1
0進入時，缺頁。置換最近最小的1。內存：3，2，0
3，2
4進入時，缺頁。置換最近最小的0。內存：3，2，4
3，2
1進入時，缺頁。置換最近最小的4。內存：3，2，1
0進入時，缺頁。置換最近最小的1。內存：3，2，0
4進入時，缺頁。置換最近最小的0。內存：3，2，4

3. 內存頁面置換演算法代碼

沒有仔細看，但發現了一個很容易發生的錯誤，即函數參數的傳遞問題。
Init()的最後一句insert(node,head),因為C語言里函數參數採用值傳遞，那麼insert函數執行前head為NULL，執行時，程序會生成一個臨時的值為NULL的指針變數作為參數來處理,函數執行完後,head仍為NULL，沒有任何改變。因此，就算循環執行了20次，head仍為NULL.

4. 頁面置換演算法的操作系統頁面置換演算法代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h> #define TRUE 1
#define FALSE 0
#define INVALID -1
#define NUL 0
#define total_instruction 320 /*指令流長*/
#define total_vp 32 /*虛頁長*/
#define clear_period 50 /*清零周期*/
typedef struct{ /*頁面結構*/
int pn,pfn,counter,time;
}pl_type;
pl_type pl[total_vp]; /*頁面結構數組*/
struct pfc_struct{ /*頁面控制結構*/
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next;
};
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
int diseffect,a[total_instruction];
int page[total_instruction], offset[total_instruction];
void initialize(int);
void FIFO(int);
void LRU(int);
void NUR(int);
int main()
{
int S,i;
srand((int)getpid());
S=(int)rand()%390;
for(i=0;i<total_instruction;i+=1) /*產生指令隊列*/
{
a[i]=S; /*任選一指令訪問點*/
a[i+1]=a[i]+1; /*順序執行一條指令*/
a[i+2]=(int)rand()%390; /*執行前地址指令m』*/
a[i+3]=a[i+2]+1; /*執行後地址指令*/
S=(int)rand()%390;
}
for(i=0;i<total_instruction;i++) /*將指令序列變換成頁地址流*/
{
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
}
for(i=4;i<=32;i++) /*用戶內存工作區從4個頁面到32個頁面*/
{
printf(%2d page frames,i);
FIFO(i);
LRU(i);
NUR(i);
printf( );
}
return 0;
}
void FIFO(int total_pf) /*FIFO(First in First out)ALGORITHM*/
/*用戶進程的內存頁面數*/
{
int i;
pfc_type *p, *t;
initialize(total_pf); /*初始化相關頁面控制用數據結構*/
busypf_head=busypf_tail=NUL; /*忙頁面隊列頭，對列尾鏈接*/
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*頁面失效*/
{
diseffect+=1; /*失效次數*/
if(freepf_head==NUL) /*無空33閑頁面*/
{
p=busypf_head->next;
pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; /*釋放忙頁面隊列中的第一個頁面*/
freepf_head=busypf_head;
freepf_head->next=NUL;
busypf_head=p;
}
p=freepf_head->next; /*按方式調新頁面入內存頁面*/
freepf_head->next=NUL;
freepf_head->pn=page[i];
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
if(busypf_tail==NUL)
busypf_head=busypf_tail=freepf_head;
else
{
busypf_tail->next=freepf_head;
busypf_tail=freepf_head;
}
freepf_head=p;
}
}
printf(FIFO:%6.4F,1-(float)diseffect/320);
}
void LRU(int total_pf)
{
int min,minj,i,j,present_time;
initialize(total_pf);present_time=0;
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*頁面失效*/
{
diseffect++;
if(freepf_head==NUL) /*無空閑2頁面*/
{
min=32767;
for(j=0;j<total_vp;j++)
if(min>pl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID)
{
min=pl[j].time;
minj=j;
}
freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn];
pl[minj].pfn=INVALID;
pl[minj].time=-1;
freepf_head->next=NUL;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
pl[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].time=present_time;
present_time++;
}
printf(LRU:%6.4f,1-(float)diseffect/320);
}
void NUR(int total_pf)
{
int i,j,dp,cont_flag,old_dp;
pfc_type *t;
initialize(total_pf);
dp=0;
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*頁面失效*/
{
diseffect++;
if(freepf_head==NUL) /*無空閑1頁面*/
{
cont_flag=TRUE;old_dp=dp;
while(cont_flag)
if(pl[dp].counter==0&&pl[dp].pfn!=INVALID)
cont_flag=FALSE;
else
{
dp++;
if(dp==total_vp)
dp=0;
if(dp==old_dp)
for(j=0;j<total_vp;j++)
pl[j].counter=0;
}
freepf_head=&pfc[pl[dp].pfn];
pl[dp].pfn=INVALID;
freepf_head->next=NUL;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].counter=1;
if(i%clear_period==0)
for(j=0;j<total_vp;j++)
pl[j].counter=0;
}
printf(NUR:%6.4f,1-(float)diseffect/320);
}
void initialize(int total_pf) /*初始化相關數據結構*/
/*用戶進程的內存頁面數*/
{
int i;
diseffect=0;
for(i=0;i<total_vp;i++)
{
pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID; /*置頁面控制結構中的頁號，頁面為空*/
pl[i].counter=0;pl[i].time=-1; /*頁面控制結構中的訪問次數為0，時間為-1*/
}
for(i=1;i<total_pf;i++)
{
pfc[i-1].next=&pfc[i];pfc[i-1].pfn=i-1;/*建立pfc[i-1]和pfc[i]之間的連接*/
}
pfc[total_pf-1].next=NUL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&pfc[0]; /*頁面隊列的頭指針為pfc[0]*/
}
/*說明：本程序在Linux的gcc下和c-free下編譯運行通過*/

5. 一個程序的頁面走向，FIFO和LRU頁面置換演算法

FIFO(先進先出頁面置換演算法)：
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
————————————
1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 1 2
2 2 2 2 2 3 4 5 1 2 3
3 3 3 3 4 5 1 2 3 4
4 4 4 5 1 2 3 4 5
X X X X X X X X X X
共10次缺頁中斷

LRU（最近最少使用頁面置換演算法）：
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5
————————————
1 1 1 1 2 3 4 4 4 5 1 2
2 2 2 3 4 1 2 5 1 2 3
3 3 4 1 2 5 1 2 3 4
4 1 2 5 1 2 3 4 5
X X X X X X X X

共八次缺頁中斷

6. 頁面置換演算法之LRU演算法

三種常見的頁面置換演算法:FIFO、LFU、LRU
參考：
緩存演算法（頁面置換演算法）-FIFO、LFU、LRU

LRU（Least Recently Used，最近最少使用）演算法根據數據的歷史訪問記錄來進行淘汰數據，其核心思想是： 如果一個數據在最近一段時間沒有被訪問到，那麼在將來它被訪問的可能性也很小 。也就是說，當限定的空間已存滿數據時，應當把最久沒有被訪問到的數據淘汰。

假設 序列為 4 3 4 2 3 1 4 2
物理塊有3個 則
首輪 4調入內存 4
次輪 3調入內存 3 4
之後 4調入內存 4 3
之後 2調入內存 2 4 3
之後 3調入內存 3 2 4
之後 1調入內存 1 3 2（因為最少使用的是4，所以丟棄4）
之後 4調入內存 4 1 3（原理同上）
最後 2調入內存 2 4 1

如果讓我們設計一個LRU Cache的數據結構，它應該支持兩個操作：

一種是採用數組來存儲每個數據項，再對每個key關聯一個時間戳，在cache中維護一個最大時間戳，其設計要點如下：

另一種是採用hashmap+雙向鏈表的數據結構，其設計要點如下：

對比上一節的兩種設計思路，不難發現，設計1需要為每個key維護一個時間戳，而且set和get操作的時間復雜度都是O(n)。顯而易見，隨著數據量的增大，set和get操作的速度越來越慢。而設計2通過採用hashmap+雙向鏈表，set和get操作的時間復雜度只需O(1)，下面給出設計2的具體實現。

運行結果為：

參考：
LRU Cache
LRU原理和Redis實現——一個今日頭條的面試題

7. 用C++語言編寫FIFO頁面置換演算法代碼

分別使用FIFO、OPT、LRU三種置換演算法來模擬頁面置換的過程。（Linux、Windows下皆可）
輸入：3//頁幀數
70120304230321201701//待處理的頁
輸出：頁面置換過程中各幀的變化過程和出現頁錯誤的次數
[cpp]
#include<iostream>
usingnamespacestd;
intinput[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};
classpage
{
public:
intnum;
intmark;
page()
{
num=0;
mark=21;
}
};
voidFIFO()
{
cout<<"------FIFO-----------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];//頁幀
for(inti=0;i<3;i++)//處理前三個引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
frame[((error-1)%3)].num=input[i];//換掉最舊的頁
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
voidOPT()
{
cout<<"------OPT------------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];
for(inti=0;i<3;i++)//處理前三個引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
for(j=0;j<3;j++)
{
frame[j].mark=21;
for(intk=20;k>=i;k--)//向後遍歷，找到最長時間不用的頁
{
if(frame[j].num==input[k])
frame[j].mark=k;
}
}
if(frame[0].mark>frame[1].mark&&frame[0].mark>frame[2].mark)
frame[0].num=input[i];
elseif(frame[1].mark>frame[0].mark&&frame[1].mark>frame[2].mark)
frame[1].num=input[i];
else
frame[2].num=input[i];
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
voidLRU()
{
cout<<"------LRU------------"<<endl;
interror=0;
pageframe[3];
for(inti=0;i<3;i++)//處理前三個引用
{
frame[i].num=input[i];
error++;
cout<<frame[i].num<<"|";
for(intj=0;j<=i;j++)
cout<<frame[j].num<<'';
cout<<endl;
}
for(inti=3;i<20;i++)
{
intj;
for(j=0;j<3;j++)
if(input[i]==frame[j].num)
{
cout<<input[i]<<endl;
break;
}
if(j==3)
{
error++;
for(j=0;j<3;j++)
{
frame[j].mark=0;
for(intk=0;k<=i;k++)//向前遍歷，找到最近最少使用的
{
if(frame[j].num==input[k])
frame[j].mark=k;
}
}
if(frame[0].mark<frame[1].mark&&frame[0].mark<frame[2].mark)
frame[0].num=input[i];
elseif(frame[1].mark<frame[0].mark&&frame[1].mark<frame[2].mark)
frame[1].num=input[i];
else
frame[2].num=input[i];
cout<<input[i]<<"|";
for(intk=0;k<3;k++)
cout<<frame[k].num<<'';
cout<<endl;
}
}
cout<<"FrameError:"<<error<<endl<<endl;
}
intmain()
{
FIFO();
OPT();
LRU();
}

8. 如何用java實現fifo頁面置換演算法

[fifo.rar] - 操作系統中內存頁面的先進先出的替換演算法fifo
[先進先出頁面演算法程序.rar] - 分別實現最佳置換演算法(optimal)、先進先出(fifo)頁面置換演算法和最近最久未使用（LRU）置換演算法，並給出各演算法缺頁次數和缺頁率。
[0022.rar] - 模擬分頁式虛擬存儲管理中硬體的地址轉換和缺頁中斷，以及選擇頁面調度演算法處理缺頁中斷
[Change.rar] - 用java實現操作系統的頁面置換 其中包括 最佳置換演算法(Optimal)、先進先出演算法（First-in, First-out） 、最近最久不用的頁面置換演算法（LeastRecently Used Replacement）三種演算法的實現
[M_Management.rar] - 操作系統中內存管理頁面置換演算法的模擬程序，採用的是LRU置換演算法
[detail_of_44b0x_TCPIP.rar] - TCPIP 程序包載入到44b0x 的ADS1.2工程文件的說明書。說名了載入過程的細節和如何處理演示程序和代碼。演示代碼已經上傳，大家可以搜索
[.rar] - java操作系統頁面置換演算法： （1）進先出的演算法（fifo） （2）最近最少使用的演算法（LRU） （3）最佳淘汰演算法(OPT) （4）最少訪問頁面演算法(LFU) （註：由本人改成改進型Clock演算法） （5）最近最不經常使用演算法(NUR)