页面置换算法的模拟实现及命中率对比

页面置换算法是用于管理计算机内存中页面（或页面框）的一种策略。常见的页面置换算法包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）、LFU（最少使用）等。以下是一个简单的页面置换算法模拟实现的示例，以及这些算法的命中率对比。

class PageReplacementAlgorithm:

    def __init__(self, page_frames):

        self.page_frames = page_frames

        self.pages = []

        self.page_faults = 0

    def access_page(self, page):

        pass

    def display_page_frames(self):

        print("Page Frames: ", self.page_frames)

    def display_page_faults(self):

        print("Page Faults: ", self.page_faults)

class FIFO(PageReplacementAlgorithm):

    def access_page(self, page):

        if page not in self.page_frames:

            if len(self.page_frames) < self.page_frames:

                self.page_frames.append(page)

            else:

                self.page_frames.pop(0)

                self.page_frames.append(page)

            self.page_faults += 1

        self.display_page_frames()

        self.display_page_faults()

class LRU(PageReplacementAlgorithm):

    def access_page(self, page):

        if page not in self.page_frames:

            if len(self.page_frames) < self.page_frames:

                self.page_frames.append(page)

            else:

                # Find the least recently used page

                min_index = min(range(len(self.page_frames)), key=lambda i: self.pages.index(self.page_frames[i]))

                self.page_frames[min_index] = page

            self.page_faults += 1

        else:

            # Move the accessed page to the end (most recently used position)

            self.page_frames.remove(page)

            self.page_frames.append(page)

        self.display_page_frames()

        self.display_page_faults()

# 测试不同的页面置换算法

page_frames = 3

pages = [1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5]

print("FIFO Page Replacement Algorithm:")

fifo = FIFO(page_frames)

for page in pages:

    fifo.access_page(page)

print("\nLRU Page Replacement Algorithm:")

lru = LRU(page_frames)

for page in pages:

lru.access_page(page)

这个示例中，我们模拟了两种页面置换算法，FIFO和LRU，使用相同的页面引用序列（pages）进行测试。通过access_page方法模拟页面引用，然后更新页面框和页面故障计数。最后，我们比较这两种算法的命中率，即页面未命中的次数。