可变分区存储管理的内存分配算法模拟实现----最佳适应算法

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操作系统实验可变分区内存分配首次适应算法模拟

操作系统实验可变分区内存分配首次适应算法模拟(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--题目可变分区内存分配首次适应算法模拟姓名：学号：专业：学院：指导教师：林夕二零一八年十一月一、实验目的主存的分配和回收的实现与主存储器的管理方式有关的，通过本实验帮助学生理解在可变分区管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。

二、实验内容及原理编写一个内存动态分区分配模拟程序，模拟内存的分配和回收的完整过程。

模拟在可变分区管理方式下采用最先适应算法实现主存分配和回收。

可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。

当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入。

随着作业的装入、撤离，主存空间被分成许多个分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。

当进程运行完毕释放内存，系统根据回收区的首址，从空闲区链表中找到相应的插入点，此时可能出现以下4种情况之一：1.回收区与插入点的前一个空闲分区F1相邻接，此时将两个分区合并2.回收区与插入点的后一个空闲分区F2相邻接，此时将两个分区合并3.回收区与插入点的前，后两个空闲分区相邻接，此时将三个分区合并4.回收区既不与F1相邻接，又不与F2相邻接，此时应为回收区单独建立一个新表项三、程序设计1.算法流程3.详细设计（1）定义两个结构体struct kongxian ength>=len) tart=kongxian[i].start;zuoye[n2].end=zuoye[n2].start+len;zuoye[n2].length=len;n2++; ength==len) tart=kongxian[j+1].start;kongxian[j].end=kongxian[j+1].end;kongxian[j].length=kongxian[j+1].length;}n1--;}else tart+=len;kongxian[i].length-=len;}}（3）回收作业：printf("输入要回收的作业ID ");scanf("%d",&id);front=middle=behind=0;for(i=0;i<n1;i++){if(kongxian[i].start>zuoye[id].end)break;if(kongxian[i].end==zuoye[id].start) tart==zuoye[id].end)tart-(*(struct kongxian *)b).start;}int cmp2(const void *a,const void *b){return (*(struct zuoye *)a).start-(*(struct zuoye *)b).start;}void init(){n1=1; tart=0;kongxian[0].end=1023;kongxian[0].length=1024;}void print1() tart,kongxian[i].end,kongxian[i].length);}void print2() tart,zuoye[i].end,zuoye[i].length);}int main(){int i,j,k,t,len,flag,id;int front,middle, behind;int t1,t2;init();print1();printf("输入1装入新作业，输入0回收作业，输入-1结束\n");while(scanf("%d",&t)!=EOF){if(t==1) ength>=len) tart=kongxian[i].start;zuoye[n2].end=zuoye[n2].start+len;zuoye[n2].length=len;n2++; ength==len) tart=kongxian[j+1].start;kongxian[j].end=kongxian[j+1].end;kongxian[j].length=kongxian[j+1].length;}n1--;}else tart+=len;kongxian[i].length-=len;}}}else if(t==0){printf("输入要回收的作业ID ");scanf("%d",&id);front=middle=behind=0;for(i=0;i<n1;i++){if(kongxian[i].start>zuoye[id].end)break;if(kongxian[i].end==zuoye[id].start)tart==zuoye[id].end) tart=zuoye[id].start;kongxian[n1].end=zuoye[id].end;kongxian[n1].length=zuoye[id].length;n1++; tart=zuoye[j+1].start;zuoye[j].end=zuoye[j+1].end;zuoye[j].length=zuoye[j+1].length;}n2--;}if(front &&behind) nd+=zuoye[id].length;kongxian[t1].length+=zuoye[id].length;for(j=id;j<n2-1;j++) tart=zuoye[j+1].start;zuoye[j].end=zuoye[j+1].end;zuoye[j].length=zuoye[j+1].length;}n2--;}if(middle) nd=kongxian[t2].end;kongxian[t1].length+=(zuoye[id].length+kongxian[t2].length);tart=kongxian[j+1].start;kongxian[j].end=kongxian[j+1].end;kongxian[j].length=kongxian[j+1].length;}n1--;for(j=id;j<n2-1;j++) tart=zuoye[j+1].start;zuoye[j].end=zuoye[j+1].end;zuoye[j].length=zuoye[j+1].length;}n2--;}if(behind &&!middle) tart-=zuoye[id].length;kongxian[t2].length+=zuoye[id].length;for(j=id;j<n2-1;j++) tart=zuoye[j+1].start;zuoye[j].end=zuoye[j+1].end;zuoye[j].length=zuoye[j+1].length;}n2--;}}else{printf("操作结束\n");break;}print1();print2();}return 0;}。

模拟实现可变分区存储管理

《操作系统》课程设计说明书题目：模拟实现可变分区存储管理班级：学号：姓名：指导老师：1．目的和要求在熟练掌握计算机分区存储管理方式的原理的基础上，利用一种程序设计语言模拟实现操作系统的可变分区存储管理的功能，一方面加深对原理的理解，另一方面提高学生通过编程根据已有原理解决实际问题的能力，为学生将来进行系统软件开发和针对实际问题提出高效的软件解决方案打下基础。

2．设计内容设计合理的数据结构来描述存储空间：对于未分配出去的部分，可以用空闲分区队列或空闲分区链表来描述，对于已经分配出去的部分，由装入内存的作业占据，可以将作业组织成链表或数组。

实现分区存储管理的内存分配功能，实现两种适应算法：首次适应算法，最坏适应算法。

实现分区存储管理的内存回收算法：要求能够正确处理回收分区与空闲分区的四种邻接关系。

当碎片产生时，能够进行碎片的拼接。

3．设计环境Windows操作系统、DEV C++C语言4．程序概要（1）数据结构和全局变量int type = 0; //算法类型//空闲分区struct freelink {int len; //len为分区长度int address; //address为分区起始地址struct freelink *next;};//占用分区struct busylink {char name; //作业或进程名,name='S' 表示OS占用int len;int address;struct busylink *next;};struct freelink *free_head = NULL; //自由链队首指针struct busylink *busy_head = NULL, //占用区队首指针*busy_tail = NULL; //占用区队尾指针（2）功能模块划分大体上可以将整个程序的模块划分成如下几个部分：1）主模块：主要是初始化（设置物理内存的用户区的大小，选取适应算法）和界面，界面参考如下：2）内存分配算法（实现两种适应算法：最坏适应算法，首次适应算法）3）内存回收算法（考虑四种邻接情况，尤其是采用最佳（坏）适应算法时的分区合并）4）碎片拼接算法5）空闲分区队列显示6）占用分区队列显示（3）各函数调用关系（4）主要函数流程图allocateMemoByWF();//两种算法分配回收大致相同，在这里只列举一种compactMemo()freeMemoByWF()5. 源代码#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAX_SIZE 512 //系统能分配的最大内存#define FALSE 0#define TRUE 1int type = 0; //算法类型//空闲分区struct freelink {int len; //len为分区长度int address; //address为分区起始地址struct freelink *next;};//占用分区struct busylink {char name; //作业或进程名,name='S' 表示OS占用int len;int address;struct busylink *next;};struct freelink *free_head = NULL; //自由链队列（带头结点）队首指针struct busylink *busy_head = NULL, //占用区队列队（带头结点）首指针*busy_tail = NULL; //占用区队列队尾指针//初始化void init() {struct freelink *p;struct busylink *q;free_head = (struct freelink*)malloc(sizeof(struct freelink));free_head->next = NULL; // 创建自由链头结点busy_head = busy_tail = (struct busylink*)malloc(sizeof(struct busylink));busy_head->next = NULL; // 创建占用链头结点p = (struct freelink *)malloc(sizeof(struct freelink));p->address = 64;p->len = MAX_SIZE - 64; //（OS占用了64K）p->next = NULL;free_head->next = p;q = (struct busylink *)malloc(sizeof(struct busylink));q->name = 'S'; //S表示操作系统占用q->len = 64;q->address = 0;q->next = NULL;busy_head->next = q;busy_tail = q;}//紧凑struct freelink* compactMemo(int require) {int sum = 0;struct freelink *fNode = free_head->next;while (fNode != NULL) {sum += fNode->len;fNode = fNode->next;}printf("\n");if (sum < require) {return NULL;}//删除空闲区所有节点struct freelink *p = free_head->next; //让p一直指向第一个数据节点while (p != NULL) {free_head->next = p->next;free(p);p = free_head->next;}//创建新的分区struct freelink *node = (struct freelink*)malloc(sizeof(struct freelink));node->address = 0;node->len = MAX_SIZE;free_head->next = node;node->next = NULL;//修改占用区作业内存地址struct busylink *q = busy_head->next;while (q != NULL) {q->address = node->address;node->len -= q->len;node->address += q->len;q = q->next;}return node;}//最坏（佳）适应算法在分区合并和分割后需要调整分区位置int adjust(struct freelink *node) {struct freelink *p = free_head;//合并后链表中只剩一个分区if (p->next == NULL) {free_head->next = node;node->next = NULL;return TRUE;}while (p->next != NULL && node->len <= p->next->len) { p = p->next;}if (p->next == NULL) {p->next = node;node->next = NULL;}else {node->next = p->next;p->next = node;}return TRUE;}//最坏适应算法int allocateMemoByWF() {int require;printf("请输入作业所需内存大小：");scanf("%d", &require);//判断第一个空闲分区大小是否满足需求struct freelink *p = free_head->next;if (p->len < require) {printf("没有分区满足要求,正在尝试碎片拼接...\n");//判断所有分区容量总和是否满足要求if ((p = compactMemo(require)) == NULL) {return FALSE;}}//将第一个空闲分区切割require分配给该作业struct busylink *q = (struct busylink *)malloc(sizeof(struct busylink));printf("请输入作业名称：");getchar(); //输入require之后有一个换行符，用getchar吃掉scanf("%c", &q->name);//检查是否重名struct busylink *temp = busy_head->next;while (temp != NULL && temp->name != q->name) {temp = temp->next;}if (temp != NULL) {printf("该作业名已存在！\n");return FALSE;}q->len = require;q->address = p->address;q->next = NULL;//将作业按地址递增的顺序插入到作业队列中temp = busy_head;while(temp->next != NULL && q->address > temp->next->address) { temp = temp->next;}if (temp->next == NULL) {temp->next = q;q->next = NULL;}else {q->next = temp->next;temp->next = q;}//分割空闲分区if (p->len == require) {free(p);return TRUE;}else {p->address += require;p->len -= require;}//把第一个分区从空闲区中拿出来if (p->next != NULL) {free_head->next = p->next;}else return TRUE; //空闲队列中是否只存在一个节点//将分割后的分区放到合适的位置adjust(p);return TRUE;}//首次适应算法int allocateMemoByFF() {int require;printf("请输入作业所需内存大小：");scanf("%d", &require);struct freelink *p = free_head->next;struct freelink *pre = free_head;while (p != NULL && p->len < require) {pre = p;p = p->next;}if (p == NULL) {printf("没有分区满足要求,正在尝试碎片拼接...\n");//判断所有分区容量总和是否满足要求if ((p = compactMemo(require)) == NULL) {return FALSE;}}//将第一个满足条件的分区分割合适的内存分配给作业struct busylink *q = (struct busylink *)malloc(sizeof(struct busylink));printf("请输入作业名称：");getchar(); //输入require之后有一个换行符，用getchar吃掉scanf("%c", &q->name);//检查是否重名struct busylink *temp = busy_head->next;while (temp != NULL && temp->name != q->name) {temp = temp->next;}if (temp != NULL) {printf("该作业名已存在！\n");return FALSE;}q->len = require;q->address = p->address;q->next = NULL;//将作业按地址递增的顺序插入到作业队列中temp = busy_head;while(temp->next != NULL && q->address > temp->next->address) { temp = temp->next;}if (temp->next == NULL) {temp->next = q;q->next = NULL;}else {q->next = temp->next;temp->next = q;}//分割空闲分区if (p->len == require) {pre->next = p->next;free(p);return TRUE;}else {p->address += require;p->len -= require;return TRUE;}}//匹配节点并创建回收分区struct freelink* matchName(char name) {struct busylink *q = busy_head;struct freelink *node = (struct freelink *)malloc(sizeof(struct freelink));//找到匹配节点的前一个while (q->next != NULL && q->next->name != name) {q = q->next;}if (q->next == NULL) {printf("%c进程不存在\n",name);return NULL;}//接收匹配节点的内存信息node->len = q->next->len;node->address = q->next->address;//在占用分区中删除匹配的节点struct busylink *temp = q->next;if (q->next == busy_tail) {busy_tail = q;q->next = NULL;}else {q->next = q->next->next;}free(temp);return node;}int freeMemoByWF() {printf("请输入作业名称:");char name;getchar();scanf("%c", &name);printf("\n");//将内存(即node节点)放回空闲区struct freelink *node;if ((node = matchName(name)) == NULL) {return FALSE;}struct freelink *p = free_head->next;struct freelink *pre = free_head;//三种邻接情况(合并后需要重新根据大小排序)while (p != NULL) {//与下一分区邻接if (node->address + node->len == p->address) {//与上一分区邻接if (p->next != NULL&&p->next->address + p->next->len == node->address) {struct freelink* temp = p->next;temp->len = temp->len + p->len + node->len;free(node);pre->next = temp->next;free(p);adjust(temp);printf("回收成功!\n");return TRUE;}else {p->address = node->address;p->len += node->len;free(node);pre->next = p->next; //把合并后分区取出来adjust(p);printf("回收成功!\n");return TRUE;}}//与上一分区邻接if (p->address + p->len == node->address) {//同时与下一分区邻接if (p->next != NULL &&node->address + node->len == p->next->address) {p->len = p->len + node->len + p->next->len;pre->next = p->next->next;free(p->next);free(node);adjust(p);printf("回收成功!\n");return TRUE;}else {p->len += node->len;free(node);pre->next = p->next;adjust(p);printf("回收成功!\n");return TRUE;}}pre = p;p = p->next;}//不邻接adjust(node);printf("回收成功!\n");return TRUE;}int freeMemoByFF() {printf("请输入作业名称:");char name;getchar();scanf("%c", &name);printf("\n");//将内存(node节点)放回空闲区struct freelink *node;if ((node = matchName(name)) == FALSE) {return FALSE;}struct freelink *p = free_head->next;//三种邻接情况while (p != NULL) {//与下一分区邻接if (node->address + node->len == p->address) {p->address = node->address;p->len += node->len;free(node);printf("回收成功!\n");return TRUE;}//与上一分区邻接if (p->address + p->len == node->address) {//同时与下一分区邻接if (p->next != NULL &&node->address + node->len == p->next->address) {p->len = p->len + node->len + p->next->len;struct freelink* temp = p->next;p->next = p->next->next;free(temp);free(node);printf("回收成功!\n");return TRUE;}else {p->len += node->len;free(node);printf("回收成功!\n");return TRUE;}}p = p->next;}//不邻接p = free_head;while (p->next != NULL && node->address > p->next->address) { p = p->next;}if (p->next == NULL) {p->next = node;node->next = NULL;}/*回收分区是分区链中地址最大的一个*/else {node->next = p->next;p->next = node;}printf("回收成功!\n");return TRUE;}//输出空闲分区void printFreeLink() {struct freelink *p = free_head->next;printf("空闲分区：\n");while (p != NULL) {printf("分区起始地址:%d ", p->address);printf("分区大小:%d\n", p->len);p = p->next;}printf("\n");}//输出占用分区void printBusyLink() {struct busylink *q = busy_head->next;printf("占用分区：\n");while (q != NULL) {printf("进程名：%c ", q->name);printf("起始地址：%d ", q->address);printf("占用内存大小：%d\n", q->len);q = q->next;}printf("\n");}void WF() {while(1) {printf("----------------------------------------------------------------\n");printf("1. 初始化\n\n");printf("2. 作业进入内存\n\n");printf("3. 作业完成\n\n");printf("4. 显示当前自由分区\n\n");printf("5. 显示当前作业占用分区\n\n");printf("6. 退出\n");printf("----------------------------------------------------------------\n");int m;scanf("%d", &m);printf("\n");switch(m) {case 1: init(); break;case 2: allocateMemoByWF(); break;case 3: freeMemoByWF(); break;case 4: printFreeLink(); break;case 5: printBusyLink(); break;case 6: return;}}}void FF() {while(1) {printf("----------------------------------------------------------------\n");printf("1. 初始化\n\n");printf("2. 作业进入内存\n\n");printf("3. 作业完成\n\n");printf("4. 显示当前自由分区\n\n");printf("5. 显示当前作业占用分区\n\n");printf("6. 退出\n");printf("----------------------------------------------------------------\n");int m;scanf("%d", &m);printf("\n");switch(m) {case 1: init(); break;case 2: allocateMemoByFF(); break;case 3: freeMemoByFF(); break;case 4: printFreeLink(); break;case 5: printBusyLink(); break;case 6: return;}}}int main() {while(1) {printf("----------------------------------------------------------------\n");printf("1. 首次适应算法\n\n");printf("2. 最坏适应算法\n\n");printf("3. 退出\n");printf("----------------------------------------------------------------\n");int m;scanf("%d", &m);printf("\n");switch(m) {case 1: FF(); break;case 2: WF(); break;case 3: exit(0);}}}6. 实验结果：1.最坏适应算法：A(16), B(32), C(64), D(128)分配（成功）：分配失败（重名）：当前空闲区和占用区情况：free(A)//不邻接回收成功:回收失败（不存在该进程）：当前空闲区和占用区情况：free(C)当前空闲区情况：free(B)//与上下分区邻接当前空闲区情况：E(100)当前空闲区情况：F(200)没有分区满足时尝试碎片拼接当前空闲区和占用区情况：最坏适应算法有一种情况：A(40), B(50), C(60), D(50)free(A), free(C)与首次适应分配不同，最坏适应算法可能高地址在低地址前free(B)2. 首次适应算法：A(16), B(32), C(64), D(128),E(10),F(5),free(F)free(A), free(C)free(B)G(200)在分配内存过程中，将作业加入到占用队列时是按地址递增的顺序排列，保证了拼凑算法后各作业的相对位置不变化7. 实验总结：a)以前对链表操作有一些误操作，比如排序时，一般使用冒泡法。

操作系统可变分区存储管理程序模拟

河北联合大学20XX-20XX学年第二学期操作系统课程上机实验报告班级学号姓名成绩指导教师卢朝辉信息工程学院计算机系实验2：可变分区存储管理程序模拟实验目的：编写程序来模拟计算机的四种调度方式：（1）最佳适应算法（2）最坏适应算法（3）首次适应算法（4）下次适应算法程序设计：因为该实验室在上个个实验的基础上写的对类做了以下调整：Job类：加了一个属性int needSize; //所需内存大小jobList类：给needSize赋初值sortm类：该类是新加的，用于管理内存。

public class sortm{int jobId; int start; int end;}程序算法介绍：(1)进内存函数算法图：（2）首次适应、最坏适应、首次适应、下次适应算法图中给出的是最差适应，worstfitposition的值指的是下个作业放在谁后面。

图中作业job13进入内存时，最好位置为10，最坏为2，因为是最坏算法。

所以Job13去列表第2的后面。

排在3的位置。

程序源码：public static void inlist_1(int currentTime,ArrayList jobl){ Iterator it= jobl.iterator(); //遍历当前已经生成的作业int delnum=0; //记录进内存的作业数while(it.hasNext()){ Job l=(Job)it.next(); //取第一条作业if(currentTime==0) //当前时间为0，去第一条作业，推出循环。

{ sortjworst(l);jl.add(l);//wei//System.out.println("add"+l.jobId);delnum++;break;}if(l.createTime<currentTime) //当前作业时间小于创建时间{ if(sortjworst(l)) //看能否进内存{jl.add(l); //进内存，进就绪队列delnum++; //数目加1else //不能进退出循环{break; }}else{if(jl.size()==0) //大于当前时间，就绪队列没作业{sortjworst(l); //进内存，进就绪队列jl.add(l);delnum++;} //数目加1else{break; } //不能进退出}}for(int i=0;i<delnum;i++) //删除等待队列已经进就绪的作业{jobl.remove(0); }}。

在可变分区存储管理中,最优适应分配算法

在可变分区存储管理中,最优适应分配算法
最优适应分配算法(optimal fit algorithm)是可变分区存储管理中常用的算法，它是以一种有效而实用方式来利用磁盘存储空间的技术，目的是使用最小的空间来存放最多的文件。

一、算法简介
最优适应分配算法是在可变分区存储管理系统中应用最多的一种有效算法。

它通过寻找和利用未被利用的空间，有效地管理存储空间，减少内存的浪费。

此算法的基本原理是比较进程的内存空间需求和当前空闲分区的剩余空间，选择一个空闲分区分配给进程，使得分配的这块空间刚好能够满足进程的内存空间需求。

二、算法的优势
1、空间利用率高：最优适应分配算法做了色样的优化，通过对比空闲区和进程大小，可以在多个空闲区中选择一个最合适的空间来分配，这就有效地将空闲分区完全利用起来。

2、降低内存碎片：最优适应分配算法在进行存储空间的分配时，给每一个进程的存储空间要求满足有效利用完可用的空闲分区，这样就可以有效地降低内存碎片的影响。

3、处理时间短暂：最优适应分配算法虽然空间利用率高，但是相对地，其耗费的时间是少的，因此，这种算法可以满足时间要求，确保效率。

三、应用情况
最优适应分配算法主要用于可变分区存储管理技术，这种技术可以有效地管理大量文件，而不会浪费空间。

而且现在，这种算法已经被广泛应用于嵌入式系统中，专家们尤其是在嵌入式系统设计中广泛地使用最优适应分配算法，以在CPU装入的程序数量、运行程序数量不变的情况下，达到最大的利用空间效果。

可变分区存储管理方式的最先适应分配算法设计与实现

可变分区存储管理方式的最先适应分配算法设计与实现一、引言可变分区存储管理方式是操作系统中一种常用的内存分配策略，它能够高效地管理内存空间，提高计算机系统的内存利用率。

而最先适应分配算法作为可变分区存储管理方式的一种重要实现方式，被广泛应用于操作系统中。

本文将围绕任务主题，从算法设计与实现的角度，对最先适应算法进行全面、详细、完整且深入地探讨。

二、最先适应分配算法概述最先适应分配算法是一种基于可变分区存储管理方式的内存分配算法。

其核心思想是从内存空闲区域中找到第一个大小能够满足作业需求的分区进行分配。

具体步骤如下： 1. 从内存区域起始地址开始顺序查找，找到第一个大小能够满足作业需求的空闲区域。

2. 如果找到了满足需求的空闲区域，则将作业分配到该分区，并对其进行划分。

若剩余空间大于一个最小分区大小，将剩余空闲区域插入到空闲区链表中。

3. 如果找不到满足需求的空闲区域，则内存空间不足，需等待释放空间后进行分配。

三、最先适应分配算法的设计与实现最先适应分配算法的设计主要涉及以下几个关键步骤：空闲区管理、作业分配和释放空间等。

下面将分别进行详细介绍。

3.1 空闲区管理在最先适应分配算法中，空闲区的管理与分配密切相关。

通常采用链表的形式来管理空闲区，每个节点记录该空闲区的起始地址和大小。

在作业分配时，需要遍历链表找到第一个满足要求的空闲区进行分配。

在释放空间时，需要将释放的空间节点加入链表并进行合并操作，以减少碎片化问题。

3.2 作业分配作业分配是最先适应分配算法中的核心操作，其实现步骤如下： 1. 获取作业的大小。

2. 遍历空闲区链表，找到第一个大小能够满足作业需求的空闲区。

3. 如果找到了合适的空闲区，则进行分配。

将该空闲区划分为已分配区域和剩余空闲区域。

如果剩余空闲区域大小大于最小分区大小，将其插入到空闲区链表中。

4. 如果找不到满足作业需求的空闲区，则内存空间不足，需等待释放空间后进行分配。

操作系统课程设计报告最佳适应算法模拟实现内存分配与回收

实验题目：最佳适应算法模拟实现内存分配与回收目录一、概述 (3)1．设计目的 (3)2．开发环境 (3)3．任务分配 (3)二、需求分析 (3)三、实验基本原理 (4)1．可变分区存储管理之最优适应分配算法的概念 (4)2．关于最优适应分配算法的一些基本原理 (4)四、数据结构设计 (4)1．内存块与作业块 (4)2．程序流程图 (5)2.1．整体程序流程图 (5)2.2．内存分配allocate()流程图 (6)2.3．内存回收callback()流程图 (7)五、算法的实现 (7)1．程序主要功能函数设计思想 (7)2．源程序清单 (8)3．测试用例与程序运行结果截图 (18)六、总结 (21)1．经验总结 (21)2．心得与体会 (21)七、参考文献 (22)1一、概述1、设计目的（1）了解多道程序系统中，多个进程并发执行的内存资源分配。

（2）模拟可变分区存储管理算法实现分区管理的最佳适应分配算法（3）利用最佳适应算法动态实现内存分配与回收（3）通过实现最佳算法来进一步了解动态分区模式的优缺点。

（4）掌握最佳适应分配算法，深刻了解各进程在内存中的具体分配策略。

2、开发环境PC机DOS;WINDOWS环境Visual C++6.0 for Windows二、需求分析克服固定分区中的主存资源的浪费，有利于多道程序设计，提高主存资源的利用率。

三、实验基本原理１、可变分区存储管理之最优适应算法分配的概念：分区存储管理是给内存中的进程划分适当大小的存储区，以连续存储各进程的程序和数据，使各进程能并发地执行。

最优适应分配算法扫描整个未分配区表或链表，从空闲区中挑选一个能满足用户进程要求的最小分区进行分配。

2、关于最优适应的一些基本原理：在可变分区模式下，在系统初启且用户作业尚未装入主存储器之前，整个用户区是一个大空闲分区，随着作业的装入和撤离，主存空间被分成许多分区，有的分区被占用，而有的分区时空闲的。

实验4 可变分区的内存分配算法资料

实验4 可变分区的内存分配算法模拟1.实验目的通过模拟可变分区的以下内存分配算法，掌握连续分配存储器管理的特点，掌握以下四种分配算法的优缺点并进行对比。

（1）首次适应分配算法；（2）循环适应分配算法；（3）最佳适应分配算法；（4）最坏适应分配算法。

2.实验环境装有操作系统Windows XP和开发工具VC++6.0，内存在256M以上的微机；或者：装有Linux(Fedora 7)操作系统和gcc编译器，内存在256M以上的微机。

3.实验内容（1）用户可用的内存空间为64K，按下面的现有分区情况进行初始化，可在屏幕上显示（2）接收用户进程的内存申请格式为：作业名、申请空间的大小。

按照上述的一种分配算法进行分配，修改空闲分区表，并在屏幕上显示分配后的内存状态。

（3）用户进程执行完成后，或者从外部撤销用户进程，将内存进行回收，修改空闲分区表，并在屏幕上显示回收后的内存状态。

4.实验要求(1)将四种算法的源程序及程序执行结果写入实验报告；(2)将四种算法的工作机理写入实验报告。

代码：#include<iostream.h>#include<stdlib.h>#define Free 0 //空闲状态#define Busy 1 //已用状态#define OK 1 //完成#define ERROR 0 //出错#define MAX_length 64 //最大内存空间为64KB typedef int Status;int flag;typedef struct freearea//定义一个空闲区说明表结构{long size; //分区大小long address; //分区地址int state; //状态}ElemType;// 线性表的双向链表存储结构typedef struct DuLNode{ElemType data;struct DuLNode *prior; //前趋指针struct DuLNode *next; //后继指针}DuLNode,*DuLinkList;DuLinkList block_first; //头结点DuLinkList block_last; //尾结点Status alloc(int);//内存分配Status free(int); //内存回收Status First_fit(int);//首次适应算法Status Best_fit(int); //最佳适应算法Status Worst_fit(int); //最差适应算法void show();//查看分配Status Initblock();//开创空间表Status Initblock()//开创带头结点的内存空间链表{block_first=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));block_last=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));block_first->prior=NULL;block_first->next=block_last;block_last->prior=block_first;block_last->next=NULL;block_last->data.address=0;block_last->data.size=MAX_length;block_last->data.state=Free;return OK;}//分配主存Status alloc(int ch){int request = 0;cout<<"请输入需要分配的主存大小(单位:KB)：";cin>>request;if(request<0 ||request==0){cout<<"分配大小不合适，请重试！"<<endl;return ERROR;}if(ch==2) //选择最佳适应算法{if(Best_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}if(ch==3) //选择最差适应算法{if(Worst_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}else //默认首次适应算法{if(First_fit(request)==OK) cout<<"分配成功！"<<endl;else cout<<"内存不足，分配失败！"<<endl;return OK;}}//首次适应算法Status First_fit(int request){//为申请作业开辟新空间且初始化DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;while(p){if(p->data.state==Free && p->data.size==request){//有大小恰好合适的空闲块p->data.state=Busy;return OK;break;}if(p->data.state==Free && p->data.size>request){//有空闲块能满足需求且有剩余temp->prior=p->prior;temp->next=p;temp->data.address=p->data.address;p->prior->next=temp;p->prior=temp;p->data.address=temp->data.address+temp->data.size;p->data.size-=request;return OK;break;}p=p->next;}return ERROR;}//最佳适应算法Status Best_fit(int request){int ch; //记录最小剩余空间DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置while(p) //初始化最小空间和最佳位置{if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ){if(q==NULL){q=p;ch=p->data.size-request;}else if(q->data.size > p->data.size){q=p;ch=p->data.size-request;}}p=p->next;}if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块else if(q->data.size==request){q->data.state=Busy;return OK;}else{temp->prior=q->prior;temp->next=q;temp->data.address=q->data.address;q->prior->next=temp;q->prior=temp;q->data.address+=request;q->data.size=ch;return OK;}return OK;}//最差适应算法Status Worst_fit(int request){int ch; //记录最大剩余空间DuLinkList temp=(DuLinkList)malloc(sizeof(DuLNode));temp->data.size=request;temp->data.state=Busy;DuLNode *p=block_first->next;DuLNode *q=NULL; //记录最佳插入位置while(p) //初始化最大空间和最佳位置{if(p->data.state==Free && (p->data.size>=request) ){if(q==NULL){q=p;ch=p->data.size-request;}else if(q->data.size < p->data.size){q=p;ch=p->data.size-request;}}p=p->next;}if(q==NULL) return ERROR;//没有找到空闲块else if(q->data.size==request){q->data.state=Busy;return OK;}else{temp->prior=q->prior;temp->next=q;temp->data.address=q->data.address;q->prior->next=temp;q->prior=temp;q->data.address+=request;q->data.size=ch;return OK;}return OK;}//主存回收Status free(int flag){DuLNode *p=block_first;for(int i= 0; i <= flag; i++)if(p!=NULL)p=p->next;elsereturn ERROR;p->data.state=Free;if(p->prior!=block_first && p->prior->data.state==Free)//与前面的空闲块相连{p->prior->data.size+=p->data.size;p->prior->next=p->next;p->next->prior=p->prior;p=p->prior;}if(p->next!=block_last && p->next->data.state==Free)//与后面的空闲块相连{p->data.size+=p->next->data.size;p->next->next->prior=p;p->next=p->next->next;}if(p->next==block_last && p->next->data.state==Free)//与最后的空闲块相连{p->data.size+=p->next->data.size;p->next=NULL;}return OK;}//显示主存分配情况void show(){int flag = 0;cout<<"\n主存分配情况:\n";cout<<"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n\n";DuLNode *p=block_first->next;cout<<"分区号\t起始地址\t分区大小\t状态\n\n";while(p){cout<<" "<<flag++<<"\t";cout<<" "<<p->data.address<<"\t\t";cout<<" "<<p->data.size<<"KB\t\t";if(p->data.state==Free) cout<<"空闲\n\n";else cout<<"已分配\n\n";p=p->next;}cout<<"++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n\n"; }//主函数void main(){int ch;//算法选择标记cout<<"请输入所使用的内存分配算法：\n";cout<<"(1)首次适应算法\n(2)最佳适应算法\n(3)最差适应算法\n";cin>>ch;while(ch<1||ch>3){cout<<"输入错误，请重新输入所使用的内存分配算法：\n";cin>>ch;}Initblock(); //开创空间表int choice; //操作选择标记while(1){show();cout<<"请输入您的操作：";cout<<"\n1: 分配内存\n2: 回收内存\n0: 退出\n";cin>>choice;if(choice==1) alloc(ch); // 分配内存else if(choice==2) // 内存回收{int flag;cout<<"请输入您要释放的分区号：";cin>>flag;free(flag);}else if(choice==0) break; //退出else //输入操作有误{cout<<"输入有误，请重试！"<<endl;continue;}}}结果：首次适应算法（First Fit）：从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法目的在于减少查找时间。

c模拟内存分配算法（首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法）

c模拟内存分配算法（⾸次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法）#include<bits/stdc++.h>using namespace std;/*定义内存的⼤⼩为100*/#define MEMSIZE 100/*如果⼩于此值，将不再分割内存*/#define MINSIZE 2/*内存分区空间表结构*/typedef struct _MemoryInfomation{/*起始地址*/int start;/*⼤⼩*/int Size;/*状态 F:空闲(Free) U:占⽤(Used) E 结束(End)*/char status;} MEMINFO;/*内存空间信息表*/MEMINFO MemList[MEMSIZE];/*显⽰内存状态*/void Display(){int i,used=0;//记录可以使⽤的总空间量printf("\n---------------------------------------------------\n");printf("%5s%15s%15s%15s","Number","start","size","status");printf("\n---------------------------------------------------\n");for(i=0; i<MEMSIZE&&MemList[i].status!='e'; i++){if(MemList[i].status=='u'){used+=MemList[i].Size;}printf("%5d%15d%15d%15s\n",i,MemList[i].start,MemList[i].Size,MemList[i].status=='u'?"USED":"FREE");}printf("\n----------------------------------------------\n");printf("Totalsize:%-10d Used:%-10d Free:%-10d\n",MEMSIZE,used,MEMSIZE-used);}/*初始化所有变量*/void InitMemList(){int i;MEMINFO temp= {0,0,'e'};//初始化空间信息表for(i=0; i<MEMSIZE; i++){MemList[i]=temp;}//起始地址为0MemList[0].start=0;//空间初始为最⼤MemList[0].Size=MEMSIZE;//状态为空闲MemList[0].status='f';}/*最先适应算法*//*算法原理分析：将空闲的内存区按其在储存空间中的起始地址递增的顺序排列，为作业分配储存空间时，从空闲区链的始端开始查找，选择第⼀个满⾜要求的空闲区，⽽不管它究竟有多⼤优点:1.在释放内存分区的时候，如果有相邻的空⽩区就进⾏合并，使其成为⼀个较⼤的空⽩区2.此算法的实质是尽可能的利⽤储存器的低地址部分，在⾼地址部分则保留多的或较⼤的空⽩区，以后如果需要较⼤的空⽩区，就容易满⾜缺点：1.在低地址部分很快集中了许多⾮常⼩的空⽩区，因⽽在空⽩区分配时，搜索次数增加，影响⼯作效率。

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可变分区存储管理的内存分配算法模拟实现----最佳
适应算法
可变分区存储管理是一种内存管理技术，其通过将内存分割成不同大小的区域来存储进程。

每个进程被分配到与其大小最匹配的区域中。

内存分配算法的选择影响了系统的性能和资源利用率。

本文将介绍最佳适应算法，并模拟实现该算法。

一、什么是最佳适应算法？
最佳适应算法是一种可变分区存储管理中的内存分配策略。

它的基本思想是在每次内存分配时选择最合适的空闲区域。

具体来说，它从可用的空闲区域中选择大小与需要分配给进程的内存最接近的区域。

二、算法实现思路
最佳适应算法实现的关键是如何快速找到最合适的空闲区域。

下面给出一个模拟实现的思路：
1. 初始化内存分区列表，首先将整个内存定义为一个大的空闲区域。

2. 当一个进程请求分配内存时，从列表中找到与所需内存最接近的空闲区域。

3. 将该空闲区域分割成两部分，一部分分配给进程，并将该部分标记为已分配，另一部分留作新的空闲区域。

4. 更新内存分区列表。

5. 当一个进程释放内存时，将其所占用的内存区域标记为空闲，然后尝试
合并相邻的空闲区域。

三、算法模拟实现
下面是一个简单的Python代码实现最佳适应算法：
python
class MemoryPartition:
def __init__(self, start_addr, end_addr, is_allocated=False): self.start_addr = start_addr
self.end_addr = end_addr
self.is_allocated = is_allocated
class MemoryManager:
def __init__(self, total_memory):
self.total_memory = total_memory
self.partition_list = [MemoryPartition(0, total_memory)]
def allocate_memory(self, process_size):
best_fit_partition = None
smallest_size = float('inf')
# 找到最佳适应的空闲区域
for partition in self.partition_list:
if not partition.is_allocated and partition.end_addr - partition.start_addr >= process_size:
if partition.end_addr - partition.start_addr < smallest_size:
best_fit_partition = partition
smallest_size = partition.end_addr - partition.start_addr
if best_fit_partition:
# 将空闲区域分割，并标记为已分配
new_partition =
MemoryPartition(best_fit_partition.start_addr,
best_fit_partition.start_addr + process_size, True)
best_fit_partition.start_addr += process_size
self.partition_list.append(new_partition)
return new_partition.start_addr,
new_partition.end_addr
else:
return -1, -1
def deallocate_memory(self, start_addr, end_addr):
for partition in self.partition_list:
if partition.start_addr == end_addr and not partition.is_allocated:
# 标记空闲区域
partition.is_allocated = False
# 尝试合并相邻空闲区域
for next_partition in self.partition_list:
if not next_partition.is_allocated and
next_partition.start_addr == end_addr:
end_addr = next_partition.end_addr
self.partition_list.remove(next_partition)
break
else:
break
def print_partitions(self):
for partition in self.partition_list:
if partition.is_allocated:
print(f"Allocated Partition: {partition.start_addr} - {partition.end_addr}")
else:
print(f"Free Partition: {partition.start_addr} - {partition.end_addr}")
# 测试最佳适应算法
if __name__ == "__main__":
mm = MemoryManager(1024)
start, end = mm.allocate_memory(256)
print(f"Allocated memory: {start} - {end}")
mm.print_partitions()
mm.deallocate_memory(start, end)
print("Memory deallocated:")
mm.print_partitions()
以上代码实现了一个简单的内存管理器类`MemoryManager`，它具有`allocate_memory`和`deallocate_memory`等方法。

`MemoryPartition`类代表一个内存分区，包含分区起始地址、结束地址和是否已分配的属性。

在`allocate_memory`方法中，我们遍历内存分区列表，寻找大小与进程
所需内存最接近的未分配区域。

找到合适的区域后，我们将其分割为两个，并将其中一个分配给进程，同时将另一个标记为空闲区域。

在`deallocate_memory`方法中，我们通过起始地址找到已分配区域，然后标记为未分配。

接着，我们尝试合并相邻的空闲区域，即寻找起始地址为当前区域的结束地址的下一个区域，若该区域未分配，则将其合并。

最后，我们通过调用`print_partitions`方法可以打印出当前的内存分区情况。

四、总结
最佳适应算法是一种效果较好的内存分配算法，能够更好地利用内存资源。

本文介绍了最佳适应算法的思路并给出了一个简单的模拟实现。

当然，实际的内存管理系统中还需要考虑更多因素，如内存碎片整理等。

在实际应用中，可以根据系统需求和性能要求，选择合适的内存分配算法。