#Linux# #代码#页面置换算法（FIFO和OPT）

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

#ifndef TRUE
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#endif

#ifndef NULL
#define NULL 0
#endif

#define INVALID    -1  //-1表示缺页

////页表结构类型
typedef struct pl_type {
    int pn; //页号
    int fn; //页面号
    int time;  //访问时间
    int dist;  //下次访问离当前页的距离
}pl_type;

//页面链结构类型
typedef struct fl_type {
    int pn; //页号
    int fn; //页面号
    struct fl_type *next; //链接指针
}fl_type;

//结构变量
pl_type pl[512]; //页表
fl_type fl[512],*free_head,*busy_head,*busy_tail; //页面

int page[512];  //访问串（访问的页号序列）
int total_pages; //访问串长度
int diseffect;  //缺页数

//初始化函数
//形参frame_number为分配给用户进程的内存页面数
void initialize(int frame_number)
{
    int i;
    diseffect=0; //页故障数初始化为0
    
    //建立空页表
    for(i=0;i<512;i++) { 
        pl[i].pn=i;       //页号
        pl[i].fn=INVALID; //页面号为空，（开始时，页还未装入到页面）
        pl[i].time=0;    //时间为0
    }
    
    //建立空闲页面链
    for(i=1;i<frame_number;i++) { 
        fl[i-1].next=&fl[i]; //建立fl[i-1]和fl[i]间的链接
        fl[i-1].fn=100+i-1;//页面号由系统分配，可以是其他值，例如从100开始，fl[i-1].fn=100+i-1;
    }
    fl[frame_number-1].next=NULL;  //链表末尾为空指针
    fl[frame_number-1].fn=100+frame_number-1; //末尾结点的页面号
    free_head=&fl[0];  //空页面队列的头指针指向fl[0]
}

//OPT函数：计算OPT算法下的缺页率
void OPT(int frame_number)
{
    int i;
    
    initialize(frame_number);  //初始化页表和页面链
    busy_head=free_head;
    for(i=0; i<total_pages; i++) {
        if(pl[page[i]].fn==INVALID) { //查页表，若缺页
            diseffect++; //记录缺页数
            if(free_head==NULL){ //若无空闲页面, 下面3句置换忙页面链头结点
                pl[busy_head->pn].fn=INVALID; //淘汰忙页面链头结点
                busy_head->pn=page[total_pages%(i+total_pages/2)]; //忙页面链头结点装入新页
                pl[page[total_pages%(i+total_pages/2)]].fn=busy_head->fn; //修改页表

                busy_tail->next=busy_head;  //这4句把忙页面链头结点移动到尾部
                busy_head=busy_head->next;
                busy_tail=busy_tail->next;
                busy_tail->next=NULL;
            }else{ //若有空闲页面, 下面3句直接装入新页
                free_head->pn=page[i]; //空闲页面链头结点装入新页
                pl[page[i]].fn=free_head->fn; //修改页表
                free_head=free_head->next; //空闲页面链头指针前移
                if(free_head) busy_tail=free_head; //记录忙页面链尾结点
            }
        }
    }
    //打印结果
    printf("OPT: %02d次(缺页数(缺页率)为%.02f%% 命中率为%.02f%%)",diseffect,100.0*diseffect/total_pages,100-100.0*diseffect/total_pages);
}

//FIFO函数：计算FIFO算法下的缺页率
void FIFO(int frame_number)
{
    int i;
    
    initialize(frame_number);  //初始化页表和页面链
    busy_head=free_head;
    for(i=0; i<total_pages; i++) {
        if(pl[page[i]].fn==INVALID) { //查页表，若缺页
            diseffect++; //记录缺页数
            if(free_head==NULL){ //若无空闲页面, 下面3句置换忙页面链头结点
                pl[busy_head->pn].fn=INVALID; //淘汰忙页面链头结点
                busy_head->pn=page[i]; //忙页面链头结点装入新页
                pl[page[i]].fn=busy_head->fn; //修改页表

                busy_tail->next=busy_head;  //这4句把忙页面链头结点移动到尾部
                busy_head=busy_head->next;
                busy_tail=busy_tail->next;
                busy_tail->next=NULL;
            }else{ //若有空闲页面, 下面3句直接装入新页
                free_head->pn=page[i]; //空闲页面链头结点装入新页
                pl[page[i]].fn=free_head->fn; //修改页表
                free_head=free_head->next; //空闲页面链头指针前移
                if(free_head) busy_tail=free_head; //记录忙页面链尾结点
            }
        }
    }
    //打印结果
    printf("FIFO: %02d次(缺页数(缺页率)为%.02f%% 命中率为%.02f%%)",diseffect,100.0*diseffect/total_pages,100-100.0*diseffect/total_pages);
}

//输入访问串
void Input_reference_string(void)
{
    int i;
    
    printf("输入的访问串，页号间以空格分开。例如: 7 0 2 6\n");
    printf("请输入访问串: ");
    for(i=0;i<512;i++) {
        if(scanf("%d", &page[i])!=1) break;
        if(getchar()==0x0a && i>0) break;
    }
    total_pages=i+1;  //访问串大小
    
    printf("访问串大小：%d\n访问串为: ", total_pages);
    for(i=0;i<total_pages;i++) printf("%d ", page[i]);
    printf("\n\n");
}

int main()
{
    int frames;
    
    system("color f0");
    Input_reference_string();
	
	for(frames=2;frames<=total_pages;frames++){ //从2个页面到total_pages个页面
	printf(" 分配%2d个页面时，", frames);
	OPT(frames);
	//FIFO(frames);
	printf("\n");
	}
    return 0;
}