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页面置换算法实验C语言总结

1.引言

计算机科学中，页面置换算法是解决主存容量有限的情况下，如何
有效地管理页面（或称为内存块）的一种重要方法。LRU
（LeastRecentlyUsed）页面置换算法是其中一种经典的策略，通过淘
汰最久未使用的页面来提高内存的利用率。

本文将总结使用C语言实现LRU页面置换算法的相关实验。

2.算法原理

LRU页面置换算法的核心思想是：最近被访问的页面可能在未来继续
被访问，而最久未被使用的页面可能在未来也不再被访问。基于这一思想，
LRU算法维护一个页面访问的时间顺序链表，每次发生页面置换时，选择
链表头部（即最久未使用）的页面进行淘汰。

3.实验设计

本次实验旨在使用C语言实现LRU页面置换算法，并通过模拟页面访
问的过程来验证算法的正确性。具体设计如下：

3.1数据结构

为了实现LRU算法，我们需要定义几个关键的数据结构：

3.1.1页面节点结构

typedefstructPage{

intpageID;//页面ID

structPage*next;//下一个节点指针

structPage*prev;//上一个节点指针

}Page;

3.1.2内存块结构
ypedefstructMemory{

intcapacity;//内存块容量

intsize;//当前存储的页面数量

Page*head;//内存块链表头指针

Page*tail;//内存块链表尾指针

}Memory;

2实验步骤

本次实验主要包括以下几个步骤：

3.2.1初始化内存块

根据实际需求，设置内存块的容量，并初始化链表头指针和尾指针。

3.2.2页面置换

每次发生页面访问时，检查访问的页面是否已经在内存块中。如果在，
将该页面移动到链表尾部；如果不在，执行页面置换。

3.2.3页面淘汰

当内存块已满时，选择链表头部的页面进行淘汰，将新访问的页面加
入链表尾部。

3.3实验结果验证

通过模拟页面访问序列，我们可以验证LRU算法的正确性。将多个页
面访问的顺序输入到程序中，并观察内存块中页面的变化情况。

4.示例代码

以下是使用C语言实现LRU页面置换算法的示例代码：

//省略头文件和数据结构定义

voidaccessPage(Memory*memory,intpageID){

//检查页面是否在内存块中
age*curr=memory->head;

while(curr){

if(curr->pageID==pageID){

//页面已在内存块中

//将该页面移动到链表尾部

if(curr!=memory->tail){

curr->prev->next=curr->next;

if(curr->next){

curr->next->prev=curr->prev;

}else{

memory->tail=curr->prev;

}

curr->prev=memory->tail;

curr->next=NULL;

memory->tail->next=curr;

memory->tail=curr;

}

return;

}

curr=curr->next;

}

//页面不在内存块中，执行页面置换

if(memory->size==memory->capacity){
/内存块已满，执行页面淘汰

Page*evictPage=memory->head;

memory->head=evictPage->next;

if(memory->head){

memory->head->prev=NULL;

}

free(evictPage);

memory->size--;

}

//添加新页面到内存块

Page*newNode=(Page*)malloc(sizeof(Page));

newNode->pageID=pageID;

newNode->prev=memory->tail;

newNode->next=NULL;

if(memory->tail){

memory->tail->next=newNode;

}

memory->tail=newNode;

if(!memory->head){

memory->head=newNode;

}

memory->size++;

}
/省略其他函数实现

intmain(){

//创建内存块

Memory*memory=(Memory*)malloc(sizeof(Memory));

memory->capacity=3;

memory->size=0;

memory->head=NULL;

memor