頁面置換算法的模擬實現 C

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/*全局變量*/
int mSIZE; /*物理塊數*/
int pSIZE; /*頁面號引用串個數*/
static int memery[10]={0}; /*物理塊中的頁號*/
static int page[100]={0}; /*頁面號引用串*/
static int temp[100][10]={0}; /*輔助數組*/

/*置換算法函數*/
void FIFO();
void LRU();
void OPT();
 
/*輔助函數*/
void print(unsigned int t);
void designBy();
void download();
void mDelay(unsigned int Delay);

/*主函數*/
int main()
{
    int i,k,code;
//    system("color 0E");
    designBy();
    printf("按任意鍵開啟功能");
//    printf(" >>>");
    getchar();
    system("cls");
//    system("color 0E");
    

    printf("請輸入引用串的個數(M<=10)：");
    scanf("%d",&pSIZE);
    printf("請輸入物理塊的個數(M<=10)：");
    scanf("%d",&mSIZE);
    puts("請依次輸入頁面號引用串(連續輸入，無需隔開)：");
    for(i=0;i<pSIZE;i++)
        scanf("%1d",&page[i]);
    download();
    system("cls");
//    system("color 0E");
    do{ 
        puts("輸入的頁面號引用串為：");
        for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k++)
        {
            for(i=20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++)
            {
                if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))
                    printf("%d\n",page[i]);
                else
                    printf("%d   ",page[i]);
            }
        }
        printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
        printf("* 請選擇頁面置換算法：\t\t\t    *\n");
        printf("* ----------------------------------------- *\n");
        printf("* 1.先進先出(FIFO)    2.最近最久未使用(LRU) *\n");
        printf("* 3.最佳(OPT)         4.退出                *\n");
        printf("* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *\n");
        printf("請選擇操作：[ ]\b\b");
        scanf("%d",&code);
        switch(code)
        {
        case 1:
            FIFO();
            break;
        case 2:
            LRU();
            break;
        case 3:
            OPT();
            break;
        case 4:
            system("cls");
//            system("color 0C");
            designBy(); /*顯示設計者信息后退出*/
            printf("謝謝使用頁面置換算法演示器!            \n");
            exit(0);
        default:
            printf("輸入錯誤，請重新輸入：");
        }
        printf("按任意鍵重新選擇置換算法：>>>");
        getchar();
        system("cls");
    }while (code!=4);
    getchar();
}

/*載入數據*/
void download()
{
    int i;
    system("color 0B");
    printf("正在載入數據，請稍候 !!!\n");
    printf("Loading...\n");
    printf("                                                  O");
    for(i=0;i<51;i++)
        printf("\b");
    for(i=0;i<50;i++)
    {
        mDelay((pSIZE+mSIZE)/2);
        printf(">");
    }
    printf("\nFinish.\n載入成功，按任意鍵進入置換算法選擇界面：>>>");
    getchar();
}

/*設置延遲*/
void mDelay(unsigned int Delay)
{ 
    unsigned int i; 
    for(;Delay>0;Delay--) 
    {   
        for(i=0;i<124;i++) 
        {
            printf(" \b");
        } 
    } 
}

/*顯示設計者信息*/ 
void designBy()
{
    
    printf("          課題：頁面置換算法的模擬實現                \n");
    printf("               學號：1610704202                       \n");
    printf("                   姓名：xxx                     \n");
}


void print(unsigned int t)
{
    int i,j,k,l;
    int flag;
    for(k=0;k<=(pSIZE-1)/20;k++)
    {
        for(i=20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++)
        {
            if(((i+1)%20==0)||(((i+1)%20)&&(i==pSIZE-1)))
                printf("%d\n",page[i]);
            else
                printf("%d   ",page[i]);
        }
        for(j=0;j<mSIZE;j++)
        {
            for(i=20*k;(i<mSIZE+20*k)&&(i<pSIZE);i++)
            {
                if(i>=j)
                    printf(" |%d|",temp[i][j]);
                else
                    printf(" | |");
            }
            for(i=mSIZE+20*k;(i<pSIZE)&&(i<20*(k+1));i++)
            {
                for(flag=0,l=0;l<mSIZE;l++)
                    if(temp[i][l]==temp[i-1][l])
                        flag++;
                if(flag==mSIZE)/*頁面在物理塊中*/
                    printf("    ");
                else
                    printf(" |%d|",temp[i][j]);
            }/*每行顯示20個*/
            if(i%20==0)
                continue;
            printf("\n");
        }
    }
    
    printf("----------------------------------------\n");
    printf("缺頁次數：%d\t\t",t+mSIZE);
    printf("缺頁率：%d/%d\n",t+mSIZE,pSIZE);
    printf("置換次數：%d\t\t",t);
    printf("訪問命中率：%d%%\n",(pSIZE-(t+mSIZE))*100/pSIZE);
    printf("----------------------------------------\n");    
}

/*計算過程延遲*/
void compute()
{
    int i;
    printf("正在進行相關計算，請稍候");
    for(i=1;i<20;i++)
    {
        mDelay(15);
        if(i%4==0)
            printf("\b\b\b\b\b\b      \b\b\b\b\b\b");
        else
            printf("Θ");
    }
    for(i=0;i++<30;printf("\b"));
    for(i=0;i++<30;printf(" "));
    for(i=0;i++<30;printf("\b"));
}
/*先進先出頁面置換算法*/
void FIFO()
{
    int memery[10]={0};
    int time[10]={0}; /*記錄進入物理塊的時間*/
    int i,j,k,m;
    int max=0; /*記錄換出頁*/
    int count=0; /*記錄置換次數*/
    /*前mSIZE個數直接放入*/
    for(i=0;i<mSIZE;i++)
    {
        memery[i]=page[i];
        time[i]=i;
        for(j=0;j<mSIZE;j++)
            temp[i][j]=memery[j];
    }
    for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++)
    {
        /*判斷新頁面號是否在物理塊中*/
        for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++)
        {
            if(memery[j]!=page[i])
                k++;
        }
        if(k==mSIZE) /*如果不在物理塊中*/
        {
            count++;/*計算換出頁*/
            max=time[0]<time[1]?0:1;
            for(m=2;m<mSIZE;m++)
                if(time[m]<time[max])
                    max=m;
            memery[max]=page[i];
            time[max]=i; /*記錄該頁進入物理塊的時間*/
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        }
        else
        {
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        } 
    }
    compute();
    print(count);
    getchar();
}
/*最近最久未使用置換算法*/
void LRU()
{
    int memery[10]={0};
    int flag[10]={0}; /*記錄頁面的訪問時間*/
    int i,j,k,m;
    int max=0; /*記錄換出頁*/
    int count=0; /*記錄置換次數*/
    /*前mSIZE個數直接放入*/
    for(i=0;i<mSIZE;i++)
    {
        memery[i]=page[i];
        flag[i]=i;
        for(j=0;j<mSIZE;j++)
            temp[i][j]=memery[j];
    }
    for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++)
    {
        /*判斷新頁面號是否在物理塊中*/
        for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++)
        {
            if(memery[j]!=page[i])
                k++;
            else 
                flag[j]=i; /*刷新該頁的訪問時間*/
        }
        if(k==mSIZE) /*如果不在物理塊中*/
        {
            count++;
            /*計算換出頁*/
            max=flag[0]<flag[1]?0:1;
            for(m=2;m<mSIZE;m++)
                if(flag[m]<flag[max])
                    max=m;
            memery[max]=page[i];
            flag[max]=i; /*記錄該頁的訪問時間*/
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        }
        else
        {
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        }
    }
    compute();
    print(count);
    getchar();
}
/*最佳置換算法*/
void OPT()
{
    int memery[10]={0};
    int next[10]={0}; /*記錄下一次訪問時間*/
    int i,j,k,l,m;
    int max; /*記錄換出頁*/
    int count=0; /*記錄置換次數*/
    /*前mSIZE個數直接放入*/
    for(i=0;i<mSIZE;i++)
    {
        memery[i]=page[i];
        for(j=0;j<mSIZE;j++)
            temp[i][j]=memery[j];
    }
    for(i=mSIZE;i<pSIZE;i++)
    {
        /*判斷新頁面號是否在物理塊中*/
        for(j=0,k=0;j<mSIZE;j++)
        {
            if(memery[j]!=page[i])
                k++;
        }
        if(k==mSIZE) /*如果不在物理塊中*/
        {
            count++;
            /*得到物理快中各頁下一次訪問時間*/
            for(m=0;m<mSIZE;m++)
            {
                for(l=i+1;l<pSIZE;l++)
                    if(memery[m]==page[l])
                        break;
                next[m]=l;
            }
            /*計算換出頁*/
            max=next[0]>=next[1]?0:1;
            for(m=2;m<mSIZE;m++)
                if(next[m]>next[max])
                    max=m;
            /*下一次訪問時間都為pSIZE,則置換物理塊中第一個*/
            memery[max]=page[i];
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        }
        else {
            for(j=0;j<mSIZE;j++)
                temp[i][j]=memery[j];
        }
    }
    compute();
    print(count);
    getchar();
}