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  • JAVA实现页面置换算法——LRU算法
    2021-04-23 22:02:49

    理解算法才能实现算法,要不然就和我一样无从下手,抓破头皮也没用!!!

    LRU算法:http://flychao88.iteye.com/blog/1977653import java.util.*;

    import java.io.*;

    public class Main{

    public static void main(String args []){

    LRUmethod fm=new LRUmethod();

    }

    }

    class LRUmethod{

    int times;

    int fail;

    int cap;

    ArrayList al=new ArrayList();

    public LRUmethod(){

    Scanner in=new Scanner(System.in);

    fail=0;

    System.out.println("请输入用户指令:");

    String s=in.nextLine();

    String sarr[]=s.split(" ");

    times=sarr.length;

    for(int i=0;i

    al.add(Integer.parseInt(sarr[i]));

    }

    System.out.println("请输入容量:");

    cap=in.nextInt();

    run();

    }

    public void run(){

    LinkedList ll=new LinkedList();

    for(int i=0;i

    int t=al.get(i);

    if(!ll.contains(t)){

    fail++;

    if(ll.size()

    ll.addLast(t);

    else{

    ll.removeFirst();

    ll.addLast(t);

    }

    }

    else{

    ll.remove((Integer)t);

    ll.addLast(t);

    }

    System.out.print("第"+(i+1)+"次 :");

    Iterator it=ll.iterator();

    while(it.hasNext()){

    Integer itg=it.next();

    System.out.print(itg+" ");

    }

    System.out.println();

    }

    System.out.println("命中率:"+(1-(float)fail/times));

    }

    }

    可能有很多问题,欢迎大佬指正。

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    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map.Entry;
    import java.util.Set;
    
    
    public class LRUCache<K, V> {
    
        private int currentCacheSize;
        private int CacheCapcity;
        private HashMap<K,CacheNode> caches;
        private CacheNode first;
        private CacheNode last;
    
        public LRUCache(int size){
            currentCacheSize = 0;
            this.CacheCapcity = size;
            caches = new HashMap<K,CacheNode>(size);
        }
    
        public void put(K k,V v){
            CacheNode node = caches.get(k);
            if(node == null){
                if(caches.size() >= CacheCapcity){
    
                    caches.remove(last.key);
                    removeLast();
                }
                node = new CacheNode();
                node.key = k;
            }
            node.value = v;
            moveToFirst(node);
            caches.put(k, node);
        }
    
        public Object  get(K k){
            CacheNode node = caches.get(k);
            if(node == null){
                return null;
            }
            moveToFirst(node);
            return node.value;
        }
    
        public Object remove(K k){
            CacheNode node = caches.get(k);
            if(node != null){
                if(node.pre != null){
                    node.pre.next=node.next;
                }
                if(node.next != null){
                    node.next.pre=node.pre;
                }
                if(node == first){
                    first = node.next;
                }
                if(node == last){
                    last = node.pre;
                }
            }
    
            return caches.remove(k);
        }
    
        public void clear(){
            first = null;
            last = null;
            caches.clear();
        }
    
    
    
        private void moveToFirst(CacheNode node){
            if(first == node){
                return;
            }
            if(node.next != null){
                node.next.pre = node.pre;
            }
            if(node.pre != null){
                node.pre.next = node.next;
            }
            if(node == last){
                last= last.pre;
            }
            if(first == null || last == null){
                first = last = node;
                return;
            }
    
            node.next=first;
            first.pre = node;
            first = node;
            first.pre=null;
    
        }
    
        private void removeLast(){
            if(last != null){
                last = last.pre;
                if(last == null){
                    first = null;
                }else{
                    last.next = null;
                }
            }
        }
        @Override
        public String toString(){
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            CacheNode node = first;
            while(node != null){
                sb.append(String.format("%s:%s ", node.key,node.value));
                node = node.next;
            }
    
            return sb.toString();
        }
    
        class CacheNode{
            CacheNode pre;
            CacheNode next;
            Object key;
            Object value;
            public CacheNode(){
    
            }
        }
    
    
    
    
    展开全文
  • 操作系统os 页面置换算法java实现) Clock.java Lru.java Opt.java Fifo.java
  • java实现页面置换算法

    千次阅读 2018-06-10 11:01:26
    java实现页面置换算法,包括FIFO、LRU、Clock三种算法
    • 原理就不说了,直接上代码
    • FIFO
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    import utils.ListUtils;
    
    
    /**
     * 
     * 
     * @author cnkeysky
     *
     */
    
    public class FIFO {
    
        public void run() {
            String[] inputStr = {"1", "2", "3", "4", "2", "1", "2", "3", "5", "2", "3", "7", "6"};
            // 内存块
            int memory = 3;
            List<String> list = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < inputStr.length; i++){
                if(i == 0){
                    list.add(inputStr[i]);
                    System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                }else {
                    if(ListUtils.find(list, inputStr[i])){
                        System.out.println("第" + i + "次" + "访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                    }else{
                        if(list.size() < memory){
                            list.add(inputStr[i]);
                        }else{
                        list.remove(0);
                        list.add(inputStr[i]);
    
                        }
                        System.out.println("第" + i + "次" + "访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                    }
                }
            }
        }
    
    }
    
    • LRU
    import utils.ListUtils;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    /**
     * 最近最久未用置换算法
     * @author cnkeysky
     *
     */
    
    public class LRU {
    
        public static void main(String[] args) {
            String[] inputStr = {"6", "7", "6", "5", "9", "6", "8", "9", "7", "6", "9", "6"};
            // 内存块
            int memory = 3;
            List<String> list = new ArrayList<>();
            for(int i = 0; i < inputStr.length; i++){
                if(i == 0){
                    list.add(inputStr[i]);
                    System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                }else {
                    if(ListUtils.find(list, inputStr[i])){
                        // 存在字符串,则获取该下标
                        int index = ListUtils.findIndex(list, inputStr[i]);
                        // 下标不位于栈顶时,且list大小不为1时
                        if(!(list.get(list.size() - 1)).equals(inputStr[i]) && list.size() != 1) {
                            String str = list.get(index);
                            list.remove(index);
                            list.add(str);
                        }
                        System.out.println("第" + i + "次" + "访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                    }else{
                        if(list.size()>= memory) {
                            list.remove(0);
                            list.add(inputStr[i]);
                            System.out.println("第" + i + "次" + "访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                        }else {
                            list.add(inputStr[i]);
                            System.out.println("第" + i + "次" + "访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    • Clock
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    import utils.ListUtils;
    
    /**
     * 
     * 
     * @author cnkeysky
     *
     */
    public class Clock {
    
        public static void main(String[] args) {
            String[] inputStr = {"6", "7", "6", "5", "9", "6", "8", "9", "7", "6", "9", "6"};
            List<String> list = new ArrayList<>();
            // 内存块
            int memory = 3;
            // 缺页次数
            int count = 0;
            String[] clock = new String[memory];
            int indexNext = 0;
            int index = 0;
            // 初始化时钟
            for(int i = 0; i < memory; i++) {
                clock[i] = "0";
            }
            for(int i = 0; i < inputStr.length; i++) {
                int indexPre = 0;
                if (i == 0) {
                    list.add(inputStr[i]);
                    clock[indexNext] = "1";
                    indexNext++;
                    System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                }else {
    
                    if(ListUtils.find(list, inputStr[i])) {
                        indexPre = ListUtils.findIndex(list, inputStr[i]);
                        if(clock[indexPre].equals("0")) {
                            clock[indexPre] = "1";
                        }
                        count++;
                        System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                    }else {
                        if(list.size() < memory) {
                            list.add(inputStr[i]);
                            clock[indexNext] = "1";
                            indexNext++;
                            System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                        }else {
                            index = ListUtils.findZero(indexNext, clock, memory);
                            list.remove(index);
                            list.add(index, inputStr[i]);
                            clock[index] = "1";
                            indexNext = index + 1;
                            System.out.println("第"+ i +"次访问:\t\t" + ListUtils.listToString(list));
                        }
                    }
                }
                if(indexNext > memory - 1) {
                    indexNext = Math.abs(memory - indexNext);
                }
            }
            System.out.println("缺页次数:" + (inputStr.length-count));
        }
    
    }
    
    • 工具类ListUtils
    import java.util.List;
    
    public class ListUtils {
    
        public ListUtils() {
    
        }
    
        /**
         * 输出
         * @param list 将List转为数组并输出, out: 2, 3, 4 
         * @return
         */
        public static String listToString(List list){
    
            StringBuffer content = new StringBuffer();
            for(int i = 0; i < list.size(); i++){
                content.append(list.get(i));
                if(i < list.size() - 1){
                    content.append(",");
                }
            }
            return content.toString();
        }
    
        /**
         * 在list中查找是否有str
         * @param list
         * @param str
         * @return
         */
        public static boolean find(List<String> list, String str){
            boolean flag = false;
            for(String lis : list){
                if(lis.equals(str)){
                    flag = true;
                }
            }
            return flag;
        }
    
        /**
         * 在List中查找是否有String,如果有返回下标, 否则返回 -1
         * @param list
         * @param str
         * @return
         */
        public static int findIndex(List<String> list, String str) {
    
            int index = 0;
            for(String lis : list) {
                if(lis.equals(str)) {
                    return index;
                }
                index++;
            }
            return -1;
        }
    
        public static boolean clockJudge(String[] clock, int index) {
            if(clock[index].equals("0")) {
                return true;
            }
            return false;
        }
        /**
         * 
         * @param index 下标
         * @param clock 时钟
         * @param range 当前使用内存块
         * @return
         */
        public static int findZero(int index, String[] clock, int range) {
    
            while(true) {
    
                if(clock[index].equals("0")) {
                    break;
                }else {
                    clock[index] = "0";
                    index++;
                    if(index > range-1) {
                        index = Math.abs(range - index);
                    }
                }
            }
            return index;
        }
    
        /**
         * 在数组中查找是否存在该字符串
         * @param obj
         * @param str
         * @return
         */
        public static boolean strJudge(Object[] obj, String str) {
            boolean flag = false;
            if(obj == null) {
                return flag;
            }
            for(int i = 0; i < obj.length; i++) {
                if(str.equals(obj[i])) {
                    flag = true;
                    break;
                }
            }
            return flag;
        }
    
        /**
         * 获取二维数组中同一列的行的长度
         * @param str 数据
         * @param length 二维数组的列
         * @param memory 内存块
         * @return
         * 
         */
    
        public static int findNull(Object[][] str, int length, int memory) {
    
            int index = 0;
            if(str == null) {
                return -1;
            }
            for(int i = 0; i < memory; i++) {
                if(str[i][length] != null) {
                    index = i;
                }
            }
            return index;
        }
    }
    
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    操作系统存储管理页面置换算法-----最佳页面置换算法模拟(JAVA实现)

    话不多说,我们直接展示

    package com.company;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * @Auther: Bender
     * @Date: 2021/11/14 - 16:57
     * @Description: com.company
     * @version: 1.0
     */
    
    //注释掉的是第一次做的程序,考虑不充分失败了
    public class MyAlg {
        public static boolean isIn(int a, int[] arr) {                  //判断某个数是否在数组中,返回true或者false
            for(int i: arr){
                if(a==i){
                    return true;
                }
            }
            return false;
    
        }
    
        public static int isIn(int[] arr, int a) {                      //isIn方法重载,返回相等元素的数组下标,没有则返回下标
            for(int i=0; i<arr.length; i++){
                if(arr[i] == a)
                    return i;
            }
            return -1;
    
        }
        public static void optAdd(int[] contain, int[]list, int k) {                //最佳置换算法的缺页处理(前提:内存区已满)
            /*分析:应该分为多种情况,******需要注意的是当作业队列中出现多次已经存在内存中的作业时(例子:内存区[5,6,7]   作业队列[1,6,7,6]),我们只取第一个******
            1.当后续作业队列中没有找到内存中已有的作业时
              例子:内存区[6,7,8]   作业队列[1,2,3,4,5]
              处理方式:默认替换0号元素
            2.当后续作业队列中找到一个已经在内存中存在的作业时
              例子:内存区[1,2,3]   作业队列[5,6,7,1,8]
              处理方式:从0号元素开始,将未在作业队列中的元素依次替换
            3、当后续作业队列中找到两个已经在内存中存在的作业时
              例子:内存区[5,6,7]   作业队列[8,5,6]
              处理方式:直接替换掉未出现的元素
            4.当后续作业队列中找到内存区所有元素
              例子:内存区[5,6,7]    作业队列[8,5,6,7]
              处理方式:替换掉最后出现的元素
             */
            int[] index = {-3,-3,-3};                           //要返回的下标队列,选取其中最小的值作为第k个元素要替换的下标******
            int inum = 3;                                       //给index中的元素复制,随着赋值次数递减,最小的就是要替换的
            int goalindex = 0;
            for(int i=k+1; i<list.length; i++){                 //从k的下一个元素开始遍历,原因:第K个元素调用此方法的前提是这个元素并不在内存中
                if(isIn(list[i],contain)){                      //该元素在内存中
                    int num = isIn(contain,list[i]);            //返回相同的元素下标
    
                    if(index[num]==-3)                          //确保只取第一次,后续忽略
                        index[num] = inum--;
                }
            }
            if(index[0]<0 && index[1]<0 && index[2]<0 ){  //情况一:默认替换第0个元素
                index[0] = -4;
            }
            int temp = index[0];
            for(int i=1; i<index.length; i++){              //找出index中的最小值
                if(index[i]<temp) {
                    temp = index[i];
                    goalindex = i;
                }
    
            }
            contain[goalindex] = list[k];
            System.out.println("缺页中断"+ Arrays.toString(contain));
    
    
        }
        public static void opt(int[] list) {
            System.out.println("-----这是最佳页面置换算法-----");
            int times = 0;                      //记录缺页率
            int[] contain = new int[3];         //模拟内存空间,大小为3
            int isempty = 0;                    //对contain模拟内存中的元素进行计数
            /*此循环的作用:将contain模拟内存装满
    
             */
            int i;                                          //在循环体外定义循环变量i是为了当循环结束时返回i的值(当内存区满后,对作业队列的执行从i+1开始)
            for(i=0; i<list.length; i++) {
                if(!isIn(list[i],contain)){                  //当要放入的元素不在内存区中
                    contain[isempty] = list[i];
                    isempty++;                              //内存区元素加一
                    System.out.println("缺页中断"+Arrays.toString(contain));
                    times++;
                    if(isempty==3) {                         //当内存区的元素个数为3(内存区已满的情况)即可跳出此循环
                        break;
                    }
                }//当要访问的元素在内存区已经存在时,我们不做任何操作
            }
            //执行至此处内存区已满,下面对作业队列遍历,缺页时执行页面置换操作,不缺页时不做任何操作
            //具体的页面置换我希望单独设计成一个方法(前提:内存区此时已满,不达成这个前提,程序设计会复杂的多)
            for(++i; i<list.length; i++){                   //从上一个循环的下一个位置开始遍历作业队列
                if(!isIn(list[i],contain)){                 //缺页时的操作
                    optAdd(contain,list,i);
                    times++;
                }//不缺页不执行任何操作
    
            }
            System.out.println("缺页次数:" + times + ",缺页中断率:" + (float)times / list.length);
    
        }
    //    public static int search(int[] contain, int[] arr, int index){      //返回在之后的作业队列中,内存中最后一个被访问的内存块的下标
    //        int renum = 0;                                              //最后该方法的返回值,指明要替换的主存块
    //        for(int i=index; i<arr.length; i++){                        //对之后的作业队列进行遍历
    //            int num = isIn(contain,arr[i]);
    //            if(num!=-1)
    //                renum = num;
    //        }
    //        return renum;
    
    //    }
    
    //    public static void opt(int[] arr) {
    //        System.out.println("-----这是最佳置换算法-----");
    //        System.out.println("作业队列:"+Arrays.toString(arr));
    //        int times = 0;                          //用于记录置换次数(缺页中断次数),计算缺页率
    //        int elements = 0;                       //记录内存中的作业数
    //        int[] contain = new int[3];             //模拟主存空间
            for(int i=0; i<3; i++){                 //三个作业装入,现在主存装满
                contain[i] = arr[i];
            }
    //        contain[0] = arr[0];                    //先将第一个作业放入内存
    //        times++;                                 //缺页中断次数加一
    //        elements++;                              //内存作业数加一,变为1
    //        System.out.println("主存块:"+Arrays.toString(contain));
    //        for(int i=1; i<arr.length; i++){           //遍历作业队列
    //            if(!isIn(arr[i],contain)){              //当要访问的作业不在主存时
    //                times++;                            //缺页终断率加一
    //                if(elements>=3){                     //内存已满
                        int index = search(contain,arr,i);
                        contain[index] = arr[i];
    //                    System.out.println("中断:"+times+"次,"+Arrays.toString(contain));                   //打印置换后的内存情况
    //                }else{                              //内存未满,直接加如内存
    //                    contain[elements] = arr[i];
    //                    elements++;
    //                }
    //            }else{                                  //当要访问的作业就在内存时,将被访问的作业调至最后,其他作业依次向前移,因为当后续作业队列中的作业都不在主存时,默认替换主存数组的第0个元素(即距离上次调用的时间最长)
    //                if(elements>=3){                    //内存区已满的情况
    //                    int index = isIn(contain,arr[i]);
    //                    if(index==1){
    //                        int temp = contain[1];
    //                        contain[1] = contain[2];
    //                        contain[2] = temp;
    //                    }else if(index == 0){
    //                        int temp = contain[0];
    //                        contain[0] = contain[1];
    //                        contain[1] = contain[2];
    //                        contain[2] = temp;
    //                    }
    //                    System.out.println("未发生中断"+Arrays.toString(contain));
    //                }
    //            }
    //            System.out.println("主存块:"+Arrays.toString(contain));
    //
    //        }
    //
    //    }
    
        public static void main(String[] args) {
            int[] arr = {6,7,6,5,9,6,8,9,7,6,9,6};
            opt(arr);
        }
    }
    
    

    运行结果的展示:
    在这里插入图片描述
    看了这篇页面置换算法的文章,试运行了一下发现错误很多,很多点没有考虑到,所以自己重写了一下
    链接: https://blog.csdn.net/TianXiaobie/article/details/110451353?utm_source=app&app_version=4.18.0&code=app_1562916241&uLinkId=usr1mkqgl919blen.

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