import java.util.Scanner;

import java.util.Arrays;

import java.util.LinkedList;

class PageReplacementAlgorithm

{

PageReplacementAlgorithm(){}

public void FIFO(int  PageOrder[],int block[])

{

//先进先出算法

/*

*最开始，先把物理块放满

*在物理块放满之后，对物理块进行判断，判断当前页面是否在物理快中,在则不用置换，不在则从当前页面向序列前寻找，找到最先开始在物理块中出现的页面(即最小数组下标)

*找到后,将其替换掉(替换的同时计置换的次数),进行下一轮判断

* */

int [][]LackPageIndex=new int [PageOrder.length][2];//保存每一次缺页索引以及插入的页面

int [][]PagePrint=new int [PageOrder.length] []; //保存每一次缺页记录

int []blockCopy=new int [block.length];

int LackPage=0; //缺页数

boolean existence; //用来标记页面是否存在于物理块中

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

PagePrint[i]=new int [block.length];

}

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

LackPageIndex[i]=new int [2];

}

for(int currentPosition=0;currentPosition

{

existence=false;

for(int j=0;j

{

if(block[j]==PageOrder[currentPosition])

{

//当前页面存在物理块中

existence=true;

break;

}

else  continue;

}

if(existence)

{

continue;

}

if(!existence)

{

//当前页面不存在物理块中：1.物理块没满，直接加入；2.物理快满了，从当前位置向前找，筛选出最先开始在物理块中出现的页面

if(BlockIsFull(block))

{

//物理块满了

int firstIn=FindFirstIn(block,currentPosition,LackPageIndex);//找出最开始在物理快中出现的页面下标

int pagePosition=ReplacePage(block,PageOrder[firstIn]);//页面在物理块中的位置

block[pagePosition]=PageOrder[currentPosition];  //用当前页面替换旧的页面

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length);//拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

continue;

}

else

{

//物理块没满

for(int k=0;k

{

if(block[k]==-1)

{

block[k]=PageOrder[currentPosition];//将页面放入物理块中

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length); //拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存第(i+1)次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

break;//下一个页面

}

}

}

}

}

double LackPagePercent=((double)LackPage/(double)PageOrder.length);

System.out.println("FIFO算法缺页率，缺页次数，缺页情况如下");

System.out.println("缺页率为"+LackPagePercent*100+"%"+" ;"+"缺页次数为"+LackPage);

Print(PageOrder,PagePrint);

}

public int ReplacePage(int block[] ,int page)

{

//找到页面在物理块中相应的位置并返回

int i;

for( i=0;i

{

if(block[i]==page)

{

return i;

}

}

System.out.println("该页面在物理块中不存在：返回-1");

return -1;

}

public  int FindFirstIn(int block[],int currentPosition,int[][]LackPageIndex)

{

//找到这三个页面出现的三个最小下标

//从当前位置向前找，找到在物理块中最早出现的页面,返回最早出现在物理快中页面的索引

LinkedList List=new LinkedList();

A:for(;currentPosition>=0;currentPosition--)

{

for(int i=0;i

{

//从当前位置向前寻找,找到了

if(block[i]==LackPageIndex[currentPosition][1]&&(LackPageIndex[currentPosition][0]!=0|| LackPageIndex[currentPosition][1]!=0))

{

//找到了第i个页面出现的位置

List.add(LackPageIndex[currentPosition][0]); //保存最小索引

if(List.size()==block.length)

break A;

}

else continue;//没找到则继续往前

}

}

Integer [] saveIndex=new Integer[List.size()];

List.toArray(saveIndex);

int FirstInIndex=100;

for(int j=0;j

{

if(saveIndex[j]

{

//找到最早出现的下标

FirstInIndex=saveIndex[j];

}

}

return FirstInIndex;//返回最早出现页面的下标

}

public  int FindFirstIn(int block[],int currentPosition,int[]PageOrder)

{

//找到这三个页面出现的三个最小下标

//从当前位置向前找，找到在物理块中最早出现的页面,返回最早出现在物理快中页面的索引

LinkedList List=new LinkedList();

LinkedList Page=new LinkedList();

A:for(;currentPosition>=0;currentPosition--)

{

for(int i=0;i

{

//从当前位置向前寻找,找到了

if(block[i]==PageOrder[currentPosition])

{

//找到了第i个页面出现的位置

if(!Page.contains(PageOrder[currentPosition]))

{

Page.add(PageOrder[currentPosition]);//保存页面

List.add(currentPosition); //保存最大索引

}

if(List.size()==block.length)

break A;

}

else continue;//没找到则继续往前

}

}

Integer [] saveIndex=new Integer[List.size()];

List.toArray(saveIndex);

int FirstInIndex=100;

for(int j=0;j

{

if(saveIndex[j]

{

//找到最早出现的下标

FirstInIndex=saveIndex[j];

}

}

return FirstInIndex;//返回最早出现页面的下标

}

public boolean BlockIsFull(int block[])

{

//判断物理块是否满了，满则返回true，不满则返回false

for(int i=0;i

{

if(block[i]==-1)

return false;

else continue;

}

return true;

}

public void OPI(int  PageOrder[],int block[])

{

//最佳置换算法

/*

* 最开始，先把物理块放满

* 在物理块放满之后，对物理块进行判断，判断当前页面是否在物理块中，在则不用置换，不在则从当前页面向后寻找，找到最后出现在物理块中的页面(即最大数组下标)

* 找到后，将其替换掉(替换的同时计置换的次数),进行下一轮判断

* */

int [][]LackPageIndex=new int [PageOrder.length][2];//保存每一次缺页索引以及插入的页面

int [][]PagePrint=new int [PageOrder.length] []; //保存每一次缺页记录

int []blockCopy=new int [block.length];

int LackPage=0; //缺页数

boolean existence; //用来标记页面是否存在于物理块中

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

PagePrint[i]=new int [block.length];

}

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

LackPageIndex[i]=new int [2];

}

for(int currentPosition=0;currentPosition

{

existence=false;

for(int j=0;j

{

if(block[j]==PageOrder[currentPosition])

{

//当前页面存在物理块中

existence=true;

break ;

}

else  continue;

}

if(existence)

{

continue;

}

if(!existence)

{

//当前页面不存在物理块中：1.物理块没满，直接加入；2.物理快满了，从当前位置向前找，筛选出最先开始在物理块中出现的页面

if(BlockIsFull(block))

{

//物理块满了

int firstIn=FindLastIn(block,currentPosition,PageOrder);//找出最迟在物理快中出现的页面下标

int pagePosition=ReplacePage(block,PageOrder[firstIn]);//页面在物理块中的位置

block[pagePosition]=PageOrder[currentPosition];  //用当前页面替换旧的页面

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length);//拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

continue;

}

else

{

//物理块没满

for(int k=0;k

{

if(block[k]==-1)

{

block[k]=PageOrder[currentPosition];//将页面放入物理块中

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length);//拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存第(i+1)次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

break;//下一个页面

}

}

}

}

}

double LackPagePercent=((double)LackPage/(double)PageOrder.length);

System.out.println("OPI算法缺页率，缺页次数，缺页情况如下");

System.out.println("缺页率为"+LackPagePercent*100+"%"+" ;"+"缺页次数为"+LackPage);

Print(PageOrder,PagePrint);

}

public int FindLastIn(int block[],int currentPosition,int[]PageOrder)

{

//找到这三个页面出现的三个最大下标

//从当前位置向后找，找到在物理块中最迟出现的页面,返回最迟出现在物理快中页面的索引

int FindIndex=currentPosition;

LinkedList List=new LinkedList();

LinkedList Page=new LinkedList();

A:for(;currentPosition

{

for(int i=0;i

{

//从当前位置向后寻找,找到了

if(block[i]==PageOrder[currentPosition])

{

//找到了第i个页面出现的位置          如果页面不存在，保存页面，保存索引，如果页面已存在，则不保存索引

if(!Page.contains(PageOrder[currentPosition]))

{

Page.add(PageOrder[currentPosition]);//保存页面

List.add(currentPosition); //保存最大索引

}

if(List.size()==block.length)

break A;

}

else continue;//没找到则继续往后

}

}

boolean existence=false;

int minIndex=PageOrder.length;

if(currentPosition==PageOrder.length)

{

//页面序列找到头了,有一个,或多个页面没有找到；

//直接返回该页面的下标

for(int i=0;i

{

if(Page.contains(block[i]))//筛选出没有找到的页面

continue;

else

{

//返回该页面的下标

if(block.length-Page.size()==1)

{

//有一个页面没找到

for(;0

{

if(block[i]==PageOrder[FindIndex])

return FindIndex;

}

}

if(block.length-Page.size()>1)

{

//有多个页面未找到,返回页面最小的下标

//找到找不到的页面，比较两个页面所在物理块的下标，选择下标最小的页面返回，返回物理快中出现的页面最小下标

existence=true;//确实存在多个页面未找到

int FindIndexCopy=FindIndex;

for(;0

{

if(block[i]==PageOrder[FindIndex])

{

if(FindIndex

minIndex=FindIndex;

}

}

FindIndex=FindIndexCopy;//重置

}

}

}

}

if(existence==true)

return minIndex;

Integer [] saveIndex=new Integer[List.size()];

List.toArray(saveIndex);

int FirstLastIndex=0;

for(int j=0;j

{

if(saveIndex[j]>FirstLastIndex)

{

//找到最迟出现的下标

FirstLastIndex=saveIndex[j];

}

}

return FirstLastIndex;//返回最迟出现页面的下标

}

public void LRU(int  PageOrder[],int block[])

{

//最久未使用算法

/*

* 最开始，先把物理块放满

* 在物理块放满之后，对物理块进行判断，判断当前页面是否在物理块中，在则不用置换，不在则找到最早出现在物理块中的页面(最小数组下标)

* 找到后，将其替换掉(替换的同时计置换的次数),进行下一轮判断

* */

int [][]LackPageIndex=new int [PageOrder.length][2];//保存每一次缺页索引以及插入的页面

int [][]PagePrint=new int [PageOrder.length] []; //保存每一次缺页记录

int []blockCopy=new int [block.length];

int LackPage=0; //缺页数

boolean existence; //用来标记页面是否存在于物理块中

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

PagePrint[i]=new int [block.length];

}

for(int i=0;i

{

//开放内存空间

LackPageIndex[i]=new int [2];

}

for(int currentPosition=0;currentPosition

{

existence=false;

for(int j=0;j

{

if(block[j]==PageOrder[currentPosition])

{

//当前页面存在物理块中

existence=true;

break;

}

else  continue;

}

if(existence)

{

continue;

}

if(!existence)

{

//当前页面不存在物理块中：1.物理块没满，直接加入；2.物理快满了，从当前位置向前找，筛选出最先开始在物理块中出现的页面

if(BlockIsFull(block))

{

//物理块满了

int firstIn=FindFirstIn(block,currentPosition,PageOrder);//找出最开始在物理快中出现的页面下标

int pagePosition=ReplacePage(block,PageOrder[firstIn]);//页面在物理块中的位置

block[pagePosition]=PageOrder[currentPosition];  //用当前页面替换旧的页面

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length);//拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

continue;

}

else

{

//物理块没满

for(int k=0;k

{

if(block[k]==-1)

{

block[k]=PageOrder[currentPosition];//将页面放入物理块中

blockCopy=Arrays.copyOf(block, block.length);//拷贝当前缺页数组

PagePrint[currentPosition]=blockCopy; //保存次缺页记录，后续打印

LackPageIndex[currentPosition][0]=currentPosition;//0下标保存每一次缺页索引

LackPageIndex[currentPosition][1]=PageOrder[currentPosition];//1下标保存插入的页面

LackPage++;//缺页数++

break;//下一个页面

}

}

}

}

}

double LackPagePercent=((double)LackPage/(double)PageOrder.length);

System.out.println("LRU算法缺页率，缺页次数，缺页情况如下");

System.out.println("缺页率为"+LackPagePercent*100+"%"+";"+"缺页次数为"+LackPage);

Print(PageOrder,PagePrint);

}

public void Print(int[]PageOrder,int [][]PagePrint)

{

System.out.println("缺页情况如下：———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————");

for(int i=0;i

System.out.print(PageOrder[i]+"    ");

System.out.println();

for(int i=0;i

{

for(int j=0;j

{

String zere="00";

String isZero="";

for(int n=0;n

isZero=isZero+PagePrint[j][n];

if(PagePrint[j][i]==-1)

{

System.out.print("    ");

continue;

}

if(isZero.trim().contains(zere))

{

System.out.print("    ");

continue;

}

System.out.print("  "+PagePrint[j][i]+"  ");

}

System.out.println();

}

}

}

public class Experiment_5 {

//物理块为3 OPI算法：  45% 9次

//物理块为3 FIFO算法：  75% 15次

//物理块为3 LRU算法：  60% 12次

//物理块为4 OPI算法： 40% 8次

//物理块为4 FIFO算法：  50% 10次

//物理块为4 LRU算法：  40%  8次

public static void main(String[] args)

{

Scanner Input=new Scanner(System.in);

System.out.println("输入页面访问序列：(以逗号隔开)");

String GetpageOrder=Input.nextLine();//7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1

System.out.println("请输入物理块大小：");

int blockSize=Input.nextInt();

Input.close();

String []pageOrder=GetpageOrder.split(",");

int []PageOrder=new int [pageOrder.length];

for(int i=0;i

PageOrder[i]=Integer.parseInt(pageOrder[i]);

int block[]=new int [blockSize];

for(int i=0;i

block[i]=-1;

//7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7,7

//int  PageOrder[]= {7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};//页面访问序列

//int block[]= {-1,-1,-1};//物理块

//int block[]= {-1,-1,-1,-1};//物理块

//new PageReplacementAlgorithm().OPI(PageOrder, block);

//new PageReplacementAlgorithm().FIFO(PageOrder, block);

new PageReplacementAlgorithm().LRU(PageOrder, block);

}

}