这里直接给出代码，如果不理解请参考左万历版《计算机操作系统教程》，先在给出四中模拟算法。
1. 设计目的
了解动态分区分配中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。
2. 设计内容
1）用C语言实现采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。其中，空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。
2）假设初始状态如下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列；
作业1申请130KB
作业2申请60KB
作业3申请100KB
作业2释放60KB
作业4申请200 KB
作业3释放100 KB
作业1释放130 KB
作业5申请140 KB
作业6申请60 KB
作业7申请50KB
作业6释放60 KB
请采用数组四种算法进行内存块的分配和回收，同时显示内存块分配和回收后空闲内存分区链的情况。
*操作系统：首次适应算法的动态分区分配方式模拟
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<map>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<queue>
#include<cmath>
using namespace std;
struct ready_node{//就绪的进程
int id;//进程编号
int flag;//表是进程的状态，1：表示进入内存，0：表示从内存撤出
int size;//进程长度
};
struct free_node{//空闲区域表的结构体，首地址和长度
int id;//保存在该区域的进行号
int start;//首地址
int len;//长度
};
vector<free_node> free_list;//保存空闲区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
vector<free_node> used_list;//保存已占用区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
queue<ready_node> ready_list;//就绪的进程队列，主要保存第一次匹配为成功的进程
queue<ready_node> wait_list;//等待的进程队列
//函数定义
int cmp(free_node a,free_node b);//定义排序的比较方式
void Show();//显示空闲区域表和已占用表的信息
void Init();//初始化等待序列
void Alloc(ready_node node);//动态分区分配函数
void Free(ready_node node);//回收过程函数
void Oper_FIRO();//操作函数
void Print();//显示最后控制台的空想区域表的状态,输入文件中
int main()
{
//重定向输入输出，对文件进行操作
freopen("input.txt","r",stdin);
freopen("output8.txt","w",stdout);
Init();//一定先进行初始化
Oper_FIRO();
//Print();
return 0;
}
int cmp(free_node a,free_node b){//定义排序的比较方式
return a.start<b.start;//按开始地址从小到大排序
}
void Show(){//显示空闲区域表和已占用表的信息
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
printf("-----------------------\n");
printf("| 空闲链表的使用情况: |\n");
printf("-----------------------\n");
printf("---------------\n");
printf("| 首址 | 长度 |\n");
printf("---------------\n");
for(int i=0;i<free_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d |\n",free_list[i].start,free_list[i].len);
printf("---------------\n");
}
printf("-------------------------\n");
printf("| 已占用链表的使用情况: |\n");
printf("-------------------------\n");
printf("----------------------------\n");
printf("|运行进程 | 首址 | 长度|\n");
printf("----------------------------\n");
for(int i=0;i<used_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d | %3d |\n",used_list[i].id,used_list[i].start,used_list[i].len);
printf("----------------------------\n");
}
}
void Init(){//初始化等待序列
free_node fnod;
fnod.start=0; fnod.len=640;//初始化空闲表
free_list.push_back(fnod);
ready_node node;
while(scanf("%d%d%d",&node.id,&node.flag,&node.size)!=EOF){
wait_list.push(node);
//cout<<node.size<<endl;
}
}
void Alloc(ready_node node){//动态分区分配函数
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
//cout<<free_list.size()<<endl;
free_node fnod;
int ok=0;//表示是否匹配成功
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=free_list.begin();it!=free_list.end();++it){
//cout<<(*it).start<<endl;
if(((*it).len) >= node.size){
//记录已占用空间
fnod.len=node.size;
fnod.start=(*it).start;
fnod.id=node.id;
used_list.push_back(fnod);//放入已占用区域表
(*it).start+=node.size;
(*it).len-=node.size;//修改空闲区域表的信息
if((*it).len==0){//剩余空闲长度为0，移除这个空闲区域
free_list.erase(it);
}
ok=1;//已找到匹配
break;
}
}
if(ok==0){//证明当前进程没有匹配成功，则放入就绪队列
ready_list.push(node);
}
printf("进程%d申请进入内存,内存占用大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Free(ready_node node){//回收过程函数
//释放内存的过程中，进程正常都会在内存中出现，这里就假设释放的进程全部合法
free_node fnod;
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=used_list.begin();it!=used_list.end();++it){
if(((*it).id) == node.id){//找到撤销进程
//回收空闲空间，并放入空闲区域白哦，此时不用记录进程号，因为好没有进程占有空间
fnod.start=(*it).start;
fnod.len=node.size;
free_list.push_back(fnod);//放入空闲区域表
(*it).len-=node.size;//修改占用区域表的信息
if((*it).len==0){//撤销内存后，剩余的占有空间为0，移除这个空闲区域
used_list.erase(it);
}
break;
}
}
printf("进程%d申请撤销,收回内存大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Oper_FIRO(){//操作函数
ready_node node;
while(!ready_list.empty()){//首先操作第一次未匹配的进程，此队列中只有进入内存的进程，
//只组要调用分配函数Alloc()即可，不用调用回收函数Free()
node=ready_list.front();//取出队首元素
ready_list.pop();//出队
Alloc(node);
}
while(!wait_list.empty()){//操作等待数列，有分配和回收两个过程
node=wait_list.front();
wait_list.pop();
if(node.flag==1){//申请进入内存的进程
Alloc(node);
}
else{//要撤出内存的进程
Free(node);
}
}
}
void Print(){//显示最后控制台的空想区域表的状态,输入文件中
//cout<<free_list.size()<<endl;
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
for(int i=0;i<free_list.size();i++){
printf("%d %d\n",free_list[i].start,free_list[i].len);
}
}
*操作系统：循环首次适应算法的动态分区分配方式模拟
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<map>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<queue>
#include<cmath>
using namespace std;
struct ready_node{//就绪的进程
int id;//进程编号
int flag;//表是进程的状态，1：表示进入内存，0：表示从内存撤出
int size;//进程长度
};
struct free_node{//空闲区域表的结构体，首地址和长度
int id;//保存在该区域的进行号
int start;//首地址
int len;//长度
};
vector<free_node> free_list;//保存空闲区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
vector<free_node> used_list;//保存已占用区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
queue<ready_node> ready_list;//就绪的进程队列，主要保存第一次匹配为成功的进程
queue<ready_node> wait_list;//等待的进程队列
size_t k=0;//循环指针;g
int cmp(free_node a,free_node b){//定义排序的比较方式
return a.start<b.start;//按开始地址从小到大排序
}
void Show(){//显示空闲区域表和已占用表的信息
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
printf("-----------------------\n");
printf("| 空闲链表的使用情况: |\n");
printf("-----------------------\n");
printf("---------------\n");
printf("| 首址 | 长度 |\n");
printf("---------------\n");
for(int i=0;i<free_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d |\n",free_list[i].start,free_list[i].len);
printf("---------------\n");
}
printf("-------------------------\n");
printf("| 已占用链表的使用情况: |\n");
printf("-------------------------\n");
printf("----------------------------\n");
printf("|运行进程 | 首址 | 长度|\n");
printf("----------------------------\n");
for(int i=0;i<used_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d | %3d |\n",used_list[i].id,used_list[i].start,used_list[i].len);
printf("----------------------------\n");
}
}
void Init(){//初始化等待序列
free_node fnod;
fnod.start=0; fnod.len=640;//初始化空闲表
free_list.push_back(fnod);
ready_node node;
while(scanf("%d%d%d",&node.id,&node.flag,&node.size)!=EOF){
wait_list.push(node);
//cout<<node.size<<endl;
}
}
void Alloc(ready_node node){//动态分区分配函数
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
//cout<<free_list.size()<<endl;
free_node fnod;
int ok=0;//表示是否匹配成功
for(int i=k;i<free_list.size();++i){
//cout<<(*it).start<<endl;
if(free_list[i].len >= node.size){
//记录已占用空间
fnod.len=node.size;
fnod.start=free_list[i].start;
fnod.id=node.id;
used_list.push_back(fnod);//放入已占用区域表
free_list[i].start+=node.size;
free_list[i].len-=node.size;//修改空闲区域表的信息
/**此处应该是个bug，但是对与词组用例乜有影响，如果出现bug，
*可以在输出函数里面进行处理，输出时跳过内容为-1的项即可。
*/
if(free_list[i].len==0){//剩余空闲长度为0，全部赋值为-1.移除这个空闲区域
free_list[i].id=free_list[i].start=free_list[i].len=-1;
}
k=i+1;
if(k>=free_list.size()) k=0;
ok=1;//已找到匹配
break;
}
}
if(ok==0){//证明当前进程没有匹配成功，则放入就绪队列
k=0;
ready_list.push(node);
}
printf("进程%d申请进入内存,内存占用大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Free(ready_node node){//回收过程函数
//释放内存的过程中，进程正常都会在内存中出现，这里就假设释放的进程全部合法
free_node fnod;
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=used_list.begin();it!=used_list.end();++it){
if(((*it).id) == node.id){//找到撤销进程
//回收空闲空间，并放入空闲区域白哦，此时不用记录进程号，因为好没有进程占有空间
fnod.start=(*it).start;
fnod.len=node.size;
free_list.push_back(fnod);//放入空闲区域表
(*it).len-=node.size;//修改占用区域表的信息
if((*it).len==0){//撤销内存后，剩余的占有空间为0，移除这个空闲区域
used_list.erase(it);
}
break;
}
}
printf("进程%d申请撤销,收回内存大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Oper(){//操作函数
ready_node node;
while(!ready_list.empty()){//首先操作第一次未匹配的进程，此队列中只有进入内存的进程，
//只组要调用分配函数Alloc()即可，不用调用回收函数Free()
node=ready_list.front();//取出队首元素
ready_list.pop();//出队
Alloc(node);
}
while(!wait_list.empty()){//操作等待数列，有分配和回收两个过程
node=wait_list.front();
wait_list.pop();
if(node.flag==1){//申请进入内存的进程
Alloc(node);
}
else{//要撤出内存的进程
Free(node);
}
}
}
int main()
{
//重定向输入输出，对文件进行操作
freopen("input.txt","r",stdin);
freopen("output9.txt","w",stdout);
Init();//一定先进行初始化
Oper();
return 0;
}
*操作系统：最佳适应算法的动态分区分配方式模拟
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<map>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<queue>
#include<cmath>
using namespace std;
struct ready_node{//就绪的进程
int id;//进程编号
int flag;//表是进程的状态，1：表示进入内存，0：表示从内存撤出
int size;//进程长度
};
struct free_node{//空闲区域表的结构体，首地址和长度
int id;//保存在该区域的进行号
int start;//首地址
int len;//长度
};
vector<free_node> free_list;//保存空闲区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
vector<free_node> used_list;//保存已占用区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
queue<ready_node> ready_list;//就绪的进程队列，主要保存第一次匹配为成功的进程
queue<ready_node> wait_list;//等待的进程队列
int cmp(free_node a,free_node b){//定义排序的比较方式
if(a.len<b.len) return 1;//按内存长度从小到大排序
if(a.len==b.len&&a.start<b.start) return 1;//如果长度相同，按照首地址从小到大排序
return 0;
}
void Show(){//显示空闲区域表和已占用表的信息
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
printf("空闲链表的使用情况: \n");
printf(" 首址 长度 \n");
for(int i=0;i<free_list.size();i++){
printf(" %3d %3d \n",free_list[i].start,free_list[i].len);
}
printf(" 已占用链表的使用情况: \n");
printf("运行进程 首址 长度\n");
for(int i=0;i<used_list.size();i++){
printf(" %3d %3d %3d \n",used_list[i].id,used_list[i].start,used_list[i].len);
}
}
void Init(){//初始化等待序列
free_node fnod;
fnod.start=0; fnod.len=640;//初始化空闲表
free_list.push_back(fnod);
ready_node node;
while(scanf("%d%d%d",&node.id,&node.flag,&node.size)!=EOF){
wait_list.push(node);
//cout<<node.size<<endl;
}
}
void Alloc(ready_node node){//动态分区分配函数
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
//cout<<free_list.size()<<endl;
free_node fnod;
int ok=0;//表示是否匹配成功
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=free_list.begin();it!=free_list.end();++it){
//cout<<(*it).start<<endl;
if(((*it).len) >= node.size){
//记录已占用空间
fnod.len=node.size;
fnod.start=(*it).start;
fnod.id=node.id;
used_list.push_back(fnod);//放入已占用区域表
(*it).start+=node.size;
(*it).len-=node.size;//修改空闲区域表的信息
if((*it).len==0){//剩余空闲长度为0，移除这个空闲区域
free_list.erase(it);
}
ok=1;//已找到匹配
break;
}
}
if(ok==0){//证明当前进程没有匹配成功，则放入就绪队列
ready_list.push(node);
}
printf("进程%d申请进入内存,内存占用大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Free(ready_node node){//回收过程函数
//释放内存的过程中，进程正常都会在内存中出现，这里就假设释放的进程全部合法
free_node fnod;
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=used_list.begin();it!=used_list.end();++it){
if(((*it).id) == node.id){//找到撤销进程
//回收空闲空间，并放入空闲区域白哦，此时不用记录进程号，因为好没有进程占有空间
fnod.start=(*it).start;
fnod.len=node.size;
free_list.push_back(fnod);//放入空闲区域表
(*it).len-=node.size;//修改占用区域表的信息
if((*it).len==0){//撤销内存后，剩余的占有空间为0，移除这个空闲区域
used_list.erase(it);
}
break;
}
}
printf("进程%d申请撤销,收回内存大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Oper(){//操作函数
ready_node node;
while(!ready_list.empty()){//首先操作第一次未匹配的进程，此队列中只有进入内存的进程，
//只组要调用分配函数Alloc()即可，不用调用回收函数Free()
node=ready_list.front();//取出队首元素
ready_list.pop();//出队
Alloc(node);
}
while(!wait_list.empty()){//操作等待数列，有分配和回收两个过程
node=wait_list.front();
wait_list.pop();
if(node.flag==1){//申请进入内存的进程
Alloc(node);
}
else{//要撤出内存的进程
Free(node);
}
}
}
int main()
{
//重定向输入输出，对文件进行操作
freopen("input.txt","r",stdin);
freopen("output10.txt","w",stdout);
Init();//一定先进行初始化
Oper();
return 0;
}
*操作系统：最坏适应算法的动态分区分配方式模拟
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<map>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<queue>
#include<cmath>
using namespace std;
struct ready_node{//就绪的进程
int id;//进程编号
int flag;//表是进程的状态，1：表示进入内存，0：表示从内存撤出
int size;//进程长度
};
struct free_node{//空闲区域表的结构体，首地址和长度
int id;//保存在该区域的进行号
int start;//首地址
int len;//长度
};
vector<free_node> free_list;//保存空闲区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
vector<free_node> used_list;//保存已占用区域表的内容，分别是区域首址和区域长度
queue<ready_node> ready_list;//就绪的进程队列，主要保存第一次匹配为成功的进程
queue<ready_node> wait_list;//等待的进程队列
int cmp(free_node a,free_node b){//定义排序的比较方式
if(a.len>b.len) return 1;//按内存长度从大到小排序
if(a.len==b.len&&a.start<b.start) return 1;//如果长度相同，按照首地址从小到大排序
return 0;
}
void Show(){//显示空闲区域表和已占用表的信息
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
printf("-----------------------\n");
printf("| 空闲链表的使用情况: |\n");
printf("-----------------------\n");
printf("---------------\n");
printf("| 首址 | 长度 |\n");
printf("---------------\n");
for(int i=0;i<free_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d |\n",free_list[i].start,free_list[i].len);
printf("---------------\n");
}
printf("-------------------------\n");
printf("| 已占用链表的使用情况: |\n");
printf("-------------------------\n");
printf("----------------------------\n");
printf("|运行进程 | 首址 | 长度|\n");
printf("----------------------------\n");
for(int i=0;i<used_list.size();i++){
printf("| %3d | %3d | %3d |\n",used_list[i].id,used_list[i].start,used_list[i].len);
printf("----------------------------\n");
}
}
void Init(){//初始化等待序列
free_node fnod;
fnod.start=0; fnod.len=640;//初始化空闲表
free_list.push_back(fnod);
ready_node node;
while(scanf("%d%d%d",&node.id,&node.flag,&node.size)!=EOF){
wait_list.push(node);
//cout<<node.size<<endl;
}
}
void Alloc(ready_node node){//动态分区分配函数
sort(free_list.begin(),free_list.end(),cmp);//操作之前首先按首地址从小到大排序
//cout<<free_list.size()<<endl;
free_node fnod;
int ok=0;//表示是否匹配成功
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=free_list.begin();it!=free_list.end();++it){
//cout<<(*it).start<<endl;
if(((*it).len) >= node.size){
//记录已占用空间
fnod.len=node.size;
fnod.start=(*it).start;
fnod.id=node.id;
used_list.push_back(fnod);//放入已占用区域表
(*it).start+=node.size;
(*it).len-=node.size;//修改空闲区域表的信息
if((*it).len==0){//剩余空闲长度为0，移除这个空闲区域
free_list.erase(it);
}
ok=1;//已找到匹配
break;
}
}
if(ok==0){//证明当前进程没有匹配成功，则放入就绪队列
ready_list.push(node);
}
printf("进程%d申请进入内存,内存占用大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Free(ready_node node){//回收过程函数
//释放内存的过程中，进程正常都会在内存中出现，这里就假设释放的进程全部合法
free_node fnod;
vector<free_node>::iterator it;//定义迭代器
for(it=used_list.begin();it!=used_list.end();++it){
if(((*it).id) == node.id){//找到撤销进程
//回收空闲空间，并放入空闲区域白哦，此时不用记录进程号，因为好没有进程占有空间
fnod.start=(*it).start;
fnod.len=node.size;
free_list.push_back(fnod);//放入空闲区域表
(*it).len-=node.size;//修改占用区域表的信息
if((*it).len==0){//撤销内存后，剩余的占有空间为0，移除这个空闲区域
used_list.erase(it);
}
break;
}
}
printf("进程%d申请撤销,收回内存大小为%dkb：\n",node.id,node.size);
Show();
}
void Oper(){//操作函数
ready_node node;
while(!ready_list.empty()){//首先操作第一次未匹配的进程，此队列中只有进入内存的进程，
//只组要调用分配函数Alloc()即可，不用调用回收函数Free()
node=ready_list.front();//取出队首元素
ready_list.pop();//出队
Alloc(node);
}
while(!wait_list.empty()){//操作等待数列，有分配和回收两个过程
node=wait_list.front();
wait_list.pop();
if(node.flag==1){//申请进入内存的进程
Alloc(node);
}
else{//要撤出内存的进程
Free(node);
}
}
}
int main()
{
//重定向输入输出，对文件进行操作
freopen("input.txt","r",stdin);
freopen("output11.txt","w",stdout);
Init();//一定先进行初始化
Oper();
return 0;
}
附录：
input.txt输入文件格式：
1 1 130
2 1 60
3 1 100
2 0 60
4 1 200
3 0 100
1 0 130
5 1 140
6 1 60
7 1 50
6 0 60
时间： 2024-11-07 04:03:38