页面置换算法——最近最久未使用算法(c语言实现)

操作系统实验：用C语言编程实现最近最久未使用置换算法（LRU）

最近最久未使用置换算法（LRU），全称Least Recently Used，是一种页面置换算法。

对于在内存中但又不用的数据块（内存块）叫做LRU，操作系统会根据哪些数据属于LRU而将其移出内存而腾出空间来加载另外的数据。

简单概括其思想：

1.根据页面调入内存后的使用情况。
2.利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似。
3.选择最近最久未使用的页面予以淘汰。

一般有3种方法

1.数组+时间戳

2.栈

3.队列

其中栈和队列可以选择顺序型或者是链型。

手工栈和队列代码冗长，顺序栈和顺序队列不方便从中间改动数据。链型初始化较麻烦，且考虑细节较多。主要介绍数组+时间戳法。

算法思路：

用一个数组来存储数据，给每一个数据项标记一个访问时间戳，每次插入新数据项的时候，先把数组中存在的数据项的时间戳自增，并将新数据项的时间戳置为0并插入到数组中。每次访问数组中的数据项的时候，将被访问的数据项的时间戳置为0。当数组空间已满时，将时间戳最大的数据项淘汰。

所以要用此方法，必须定义一个二维数组或者是结构体，我结合了时间戳、栈和顺序表的思路，重新设计了一个较好的方法。

代码如下：

#include<stdio.h>
#define MAX 100

int judge(int a[],int n,int x)		//判断数组中是否已有x，若有返回其下标值，没有则返回-1
{
	int i;
	for(i=0;i<n;i++)
		if(x==a[i])
			return i;
	return -1;
}

void init(int a[],int n)		//初始化数组为-1
{
	int i;
	for(i=0;i<n;i++)
		a[i]=-1;
}

void insert(int a[],int n,int x)	//栈法插入(第一个元素出，后面元素前移，新元素从尾部入)
{
	int i;
	for(i=0;i<n-1;i++)
		a[i]=a[i+1];
	a[n-1]=x;
}

void move(int a[],int n,int i)		//移动下标为i的元素到尾部
{
	int j;
	int m=a[i];
	for(j=i;j<n-1;j++)
		a[j]=a[j+1];
	a[n-1]=m;
} 

void print(int a[],int n)		//输出当前数组元素
{
	int i;
	for(i=0;i<n;i++)
		if(a[i]!=-1)
			printf(" %d",a[i]);
	printf("\n");
}

int main()
{
	int stack[MAX];
	int top=-1;			//模仿栈的定义
	int n,x;
	printf("请输入物理块数：\n");
	scanf("%d",&n);
	init(stack,n);			//初始化数组
	printf("请输入内存访问序列：\n");
	while(~scanf("%d",&x))		//自动读数
	{
		printf("访问页面%d:\n",x);
		top++;			//读数后top自动+1
		if(top==0)		//若数组无元素
			stack[top]=x;	//插入一个元素
		else if(top<n)		//若在物理块范围内
		{
			if(judge(stack,n,x)==-1)//若数组中不存在待插入元素
				stack[top]=x;	//新元素从尾部插入
			else			//若数组中存在待插入元素
			{
				move(stack,top,judge(stack,n,x));//移动下标为i的元素到尾部
				top--;				//因为没有插入新元素，回滚top值
			}
		}
		else				//超过物理块数的元素
		{
			if(judge(stack,n,x)==-1)//若数组中不存在待插入元素
			{
				insert(stack,n,x);	　//栈法插入(第一个元素出，后面元素前移，新元素从尾部入)
				top--;			//因为没有插入新元素，回滚top值
			}
			else				//若数组中存在待插入元素
			{
				move(stack,n,judge(stack,n,x));//移动下标为i的元素到尾部
				top--;			//因为没有插入新元素，回滚top值
			}
		}
		print(stack,n);				//读一个序列号，输出当前数组元素
	}

	return 0;
}

　　

运行结果：

操作系统确实博大精深，想想当初开发操作系统的计算机先驱们真是伟大，一点点从硬件层开发到软件层，这期间遇到了多少问题，耗费了多少精力，再次膜拜他们~

果然只有自己动手把代码敲出来才算真正理解了一个算法，学编程一定要动手，不怕难，多思考，才能进步啊~