操作系统实验报告(clock算法)
存储器管理实验实验报告
存储器管理实验实验报告一、实验目的存储器管理是操作系统的重要组成部分，本次实验的目的在于深入理解存储器管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握存储器分配与回收的算法，以及页面置换算法的实现和性能评估。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。
三、实验内容与步骤（一）存储器分配与回收算法实现1、首次适应算法（1）原理：从空闲分区链的首地址开始查找，找到第一个满足需求的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态（已分配或空闲）。
当有分配请求时，从链表头部开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区。
将该分区进行分割，一部分分配给请求，剩余部分仍作为空闲分区留在链表中。
若找不到满足需求的空闲分区，则返回分配失败。
2、最佳适应算法（1）原理：从空闲分区链中选择与需求大小最接近的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。
当有分配请求时，遍历整个链表，计算每个空闲分区与需求大小的差值。
选择差值最小的空闲分区进行分配，若有多个差值相同且最小的分区，选择其中起始地址最小的分区。
对选中的分区进行分割和处理，与首次适应算法类似。
3、最坏适应算法（1）原理：选择空闲分区链中最大的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。
当有分配请求时，遍历链表，找到最大的空闲分区。
对该分区进行分配和处理。
（二）页面置换算法实现1、先进先出（FIFO）页面置换算法（1）原理：选择在内存中驻留时间最久的页面进行置换。
（2）实现步骤：建立页面访问序列。
为每个页面设置一个进入内存的时间戳。
当发生缺页中断时，选择时间戳最早的页面进行置换。
2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法（1）原理：选择最近一段时间内最长时间未被访问的页面进行置换。
操作系统实验实验报告 虚拟内存
操作系统实验实验报告虚拟内存一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入理解虚拟内存的概念、原理和实现机制，通过实际操作和观察，掌握虚拟内存的相关技术，包括页面置换算法、内存分配策略等，并分析其对系统性能的影响。
二、实验环境操作系统：Windows 10 专业版开发工具：Visual Studio 2019编程语言：C+＋三、实验原理1、虚拟内存的概念虚拟内存是一种计算机系统内存管理技术，它使得应用程序认为自己拥有连续的可用内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，这些内存可能是被分散存储在物理内存和外部存储设备（如硬盘）中的。
虚拟内存通过将程序使用的内存地址映射到物理内存地址，实现了内存的按需分配和管理。
2、页面置换算法当物理内存不足时，操作系统需要选择一些页面（内存中的固定大小的块）换出到外部存储设备，以腾出空间给新的页面。
常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法、时钟（Clock）算法等。
3、内存分配策略操作系统在分配内存时，需要考虑如何有效地利用有限的物理内存资源。
常见的内存分配策略有连续分配、分页分配和分段分配等。
四、实验内容与步骤1、实现简单的虚拟内存系统使用 C+＋编写一个简单的虚拟内存模拟程序，包括内存页面的管理、地址映射、页面置换等功能。
2、测试不同的页面置换算法在虚拟内存系统中，分别实现 FIFO、LRU 和 Clock 算法，并对相同的访问序列进行测试，比较它们的页面置换次数和缺页率。
3、分析内存分配策略的影响分别采用连续分配、分页分配和分段分配策略，对不同大小和类型的程序进行内存分配，观察系统的性能（如内存利用率、执行时间等）。
具体步骤如下：（1）定义内存页面的结构，包括页面号、标志位（是否在内存中、是否被修改等）等。
（2）实现地址映射函数，将虚拟地址转换为物理地址。
（3）编写页面置换算法的函数，根据不同的算法选择要置换的页面。
（4）创建测试用例，生成随机的访问序列，对不同的算法和分配策略进行测试。
LRU算法 与CLOCK算法
实验报告课程名称操作系统实验项目名______LRU算法模拟班级与班级代码实验室名称（或课室）专业任课教师学号：姓名：实验日期：2012 年 5 月20 日制姓名实验报告成绩评语：指导教师（签名）年月日说明：指导教师评分后，学年论文交院（系）办公室保存。
实验八 LRU算法模拟一、实验目的（1）模拟实现LRU算法。
（2）模拟实现Clock算法。
（3）比较分析LRU算法、Clock算法。
二、实验内容（1）算法实现。
（2）拟定测试数据对算法的正确性进行测试。
（3）对比分析LRU算法和Clock算法各自的优缺点。
三、实验环境硬件要求：P4 2.0G 1G内存60G硬盘以上电脑软件要求：C、C++编程环境，Java编程环境四、实验步骤1.LRU算法（1）预备知识最近最久未使用(LRU)的页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。
由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t ，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t 值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。
（2）LRU 的实现（需要“堆栈”支持）可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。
每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。
因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。
假定现有一进程所访问的页面序列为：4，7，0，7，1，0，1，2，1，2，6随着进程的访问，栈中页面号的变化情况如图所示。
在访问页面6时发生了缺页，此时页面4是最近最久未被访问的页，应将它置换出去。
（2）具体的操作代码及其结果如下：#include<stdio.h> #include<iostream>#define num 20 #define max 65535 typedef struct PB{4771012126int page;//当前页面号int seq_num;//对于页面最近一次被访问的序列号int fg;}Pb;int k;int seek(int seq[],int i,Pb a[],int k);int test1(int seq_i,int Pn,Pb a[]);int test2(Pb a[],int Pn);int LRU(int seq[],int i,int Pn,Pb pb[]);//页块中的页面的最近最久未使用位置int seek(int seq[],int i,Pb a[],int k){int flag=0;for(int j=i-1;j>=0;j--){if(a[k].page==seq[j]){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}//检测当前页面在不在内存中，如果在内存中，返回所在页块号；如果不在，返回-1int test1(int seq_i,int Pn,Pb a[]){int flag=0;for(int j=0;j<Pn;j++){if(a[j].page==seq_i){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}//检测有没有空页块，如果有空页块，返回页块号；如果没有，返回-1 int test2(Pb a[],int Pn){int flag=0;for(int j=0;j<Pn;j++){if(a[j].page==-1){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}int LRU(int seq[],int i,int Pn,Pb pb[]){int temp[20];int j;for(k=0;k<Pn;k++){temp[k]=seek(seq,i,pb,k);pb[k].fg=seek(seq,i,pb,k);}for(k=1;k<Pn;k++){int lastX=1;int tem;for(j=0;j<Pn-k;j++){if(temp[j]>temp[j+1]){tem=temp[j];temp[j]=temp[j+1];temp[j+1]=tem;lastX=0;}}if(lastX==1) break;}for(k=0;k<Pn;k++){if(pb[k].fg==temp[0]){printf("%d ",pb[k].page);return k;break;}}}void PCB(){Pb pb[10];//最多只允许0-9共10个页块号int Pn;int an=0;int seq[100];int i;float ar;printf("请输入页块数Pn：\n");scanf("%d",&Pn);printf("请输入%d位长的页面访问序列seq[%d]：\n",num,num); for(i=0;i<num;i++){scanf("%d",&seq[i]);}for(i=0;i<10;i++){pb[i].page=-1;pb[i].seq_num=-1;pb[i].fg=max;}printf("淘汰页面号依次为：\n");for(i=0;i<num;i++){//做20次int a,b;a=test1(seq[i],Pn,pb);b=test2(pb,Pn);if(a==-1){//不在内存中if(b!=-1){//没满pb[b].page=seq[i];pb[b].seq_num=i;an++;}else{//满了k=LRU(seq,i,Pn,pb);pb[k].page=seq[i];pb[k].seq_num=i;an++;}}}ar=(float)an/(float)num;printf("\n缺页次数为：%d\n缺页率为%f\n",an,ar);}void main(){PCB();}(2)运行调试，输出结果：程序完成后，进行调试编译，在弹出的框中输入页块数Pn，回车，然后输入20位长的页面访问序列seq[20],回车，实验结果将显示出该组数据的淘汰页面号、缺页次数和缺页率。
【精品】页面置换算法实验报告
【精品】页面置换算法实验报告一、实验目的了解操作系统中的页面置换算法，并实现FIFO、LRU和Clock算法。
二、实验原理页面置换算法是操作系统中用到的一种算法，其作用是在内存不够用时，选择牺牲已经在内存中的一些页，腾出更多的空间给新的内容。
本次实验主要实现了FIFO、LRU和Clock算法。
1、FIFO算法FIFO算法是最简单的页面置换算法，它采用先进先出的原则，即最先进入内存的页面应该最早被替换出去。
该算法的实现非常简单，只需要维护一个队列即可。
当需要置换页面时，选择队列的第一个页面进行替换即可。
2、LRU算法LRU算法是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用算法。
该算法的核心思想是选择最久没有被使用的页面进行替换。
为了实现该算法，需要维护记录页面使用时间的链表、栈或队列等结构。
3、Clock算法Clock算法也叫做二次机会算法，是一种改良的FIFO算法。
它是基于FIFO算法的思想，并且每个页面都设置了一个使用位（use bit），用于记录该页面是否被使用过。
当需要置换一个页面时，检查该页面的使用位，如果该页面的使用位为1，则将该页面的使用位设置为0并移到队列的末尾，表示该页面有“二次机会”继续待在内存中；如果该页面的使用位为0，则选择该页面进行替换。
三、实验过程本次实验采用Python语言实现页面置换算法，并使用样例进行测试。
1、FIFO算法实现FIFO算法的实现非常简单，只需要用一个队列来维护已经在内存中的页面，当需要置换页面时，选择队列的第一个元素即可。
代码如下：```pythonfrom collections import dequeclass FIFO:def __init__(self, frame_num):self.frame_num = frame_numself.frames = deque(maxlen=frame_num)def access(self, page):if page in self.frames:return Falseif len(self.frames) >= self.frame_num:self.frames.popleft()self.frames.append(page)return True```2、LRU算法实现LRU算法的实现需要维护一个记录页面使用时间的链表或队列。
操作系统原理-时钟(CLOCK)置换算法
时钟(CLOCK)置换算法LRU算法的性能接近于OPT,但是实现起来比较困难，且开销大；FIFO算法实现简单，但性能差。
所以操作系统的设计者尝试了很多算法，试图用比较小的开销接近LRU的性能，这类算法都是CLOCK算法的变体。
简单的CLOCK算法是给每一帧关联一个附加位，称为使用位。
当某一页首次装入主存时，该帧的使用位设置为1;当该页随后再被访问到时，它的使用位也被置为1。
对于页替换算法，用于替换的候选帧集合看做一个循环缓冲区，并且有一个指针与之相关联。
当某一页被替换时，该指针被设置成指向缓冲区中的下一帧。
当需要替换一页时，操作系统扫描缓冲区，以查找使用位被置为0的一帧。
每当遇到一个使用位为1的帧时，操作系统就将该位重新置为0；如果在这个过程开始时，缓冲区中所有帧的使用位均为0，则选择遇到的第一个帧替换；如果所有帧的使用位均为1,则指针在缓冲区中完整地循环一周，把所有使用位都置为0，并且停留在最初的位置上，替换该帧中的页。
由于该算法循环地检查各页面的情况，故称为CLOCK算法，又称为最近未用(Not Recently Used, NRU)算法。
CLOCK算法的性能比较接近LRU，而通过增加使用的位数目，可以使得CLOCK算法更加高效。
在使用位的基础上再增加一个修改位，则得到改进型的CLOCK置换算法。
这样，每一帧都处于以下四种情况之一：1.最近未被访问，也未被修改(u=0, m=0)。
2.最近被访问，但未被修改(u=1, m=0)。
3.最近未被访问，但被修改(u=0, m=1)。
4.最近被访问，被修改(u=1, m=1)。
算法执行如下操作步骤：1.从指针的当前位置开始，扫描帧缓冲区。
在这次扫描过程中，对使用位不做任何修改。
选择遇到的第一个帧(u=0, m=0)用于替换。
2.如果第1)步失败，则重新扫描，查找(u=0, m=1)的帧。
选择遇到的第一个这样的帧用于替换。
在这个扫描过程中，对每个跳过的帧，把它的使用位设置成0。
Clock-及改进-Clock置换算法实现知识分享
C l o c k-及改进-C l o c k置换算法实现操作系统课程设计报告学院：学生姓名:＿＿学号:题目：Clock 及改进 Clock置换算法实现指导教师:一、课程设计目的操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。
●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。
●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。
●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。
●提高学生分析问题、解决问题以及综合利用 C 语言进行程序设计的能力。
二、课程设计内容与要求：模拟实现Clock及改进Clock置换算法，程序应按照Clock置换算法及改进Clock置换算法模拟实现页面的置换。
1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。
对程序其它部分也进行必要的注释。
2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。
3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。
所有功能可以反复使用，最好使用菜单。
4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。
5．所有程序需调试通过三、算法及关键数据结构设计(1)Clock置换算法：当采用简单Clock算法是只需为每页设置一位访问位，再将内存中的所用页面都通过链接指针链接成一个循环队列。
当某页被访问时，其访问位被置1。
置换算法在选择一页淘汰时，只需检查页的访问位。
如果是0，就选择该页换出；若为1，则重新将他置0,暂不换出，而给该页第二次驻留内存的机会,在按照FIFO 算法检查下一个页面。
当检查到队列中的最后一个页面是，若其访问位仍为1，则再返回到队首去检查第一个页面。
（2）算法流程图（3）改进型Clock置换算法在将一个页面换出时，如果该页已被修改过，便须将该页重新写回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。
在改进型Clock算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须在增加一个因素，即置换代价，这样页面换出时，既要是未使用过的页面，又要是未被修改过的页面。
实验四操作系统存储管理实验报告
实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配与回收、页面置换算法等关键概念，并能够分析和解决存储管理中可能出现的问题。
二、实验环境本次实验在装有 Windows 操作系统的计算机上进行，使用了 Visual Studio 等编程工具和相关的调试环境。
三、实验内容（一）内存分配与回收算法实现1、首次适应算法首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个能够满足需求的空闲分区进行分配。
在实现过程中，我们通过建立一个空闲分区链表来管理内存空间，每次分配时从表头开始查找。
2、最佳适应算法最佳适应算法会选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。
为了实现该算法，在空闲分区链表中，分区按照大小从小到大的顺序排列，这样在查找时能够快速找到最合适的分区。
3、最坏适应算法最坏适应算法则选择最大的空闲分区进行分配。
同样通过对空闲分区链表的排序和查找来实现。
（二）页面置换算法模拟1、先进先出（FIFO）页面置换算法FIFO 算法按照页面进入内存的先后顺序进行置换，即先进入内存的页面先被置换出去。
在模拟过程中，使用一个队列来记录页面的进入顺序。
2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法LRU 算法根据页面最近被使用的时间来决定置换顺序，最近最久未使用的页面将被置换。
通过为每个页面设置一个时间戳来记录其最近使用的时间，从而实现置换策略。
3、时钟（Clock）页面置换算法Clock 算法使用一个环形链表来模拟内存中的页面，通过指针的移动和页面的访问标志来决定置换页面。
四、实验步骤（一）内存分配与回收算法的实现步骤1、初始化内存空间，创建空闲分区链表，并为每个分区设置起始地址、大小和状态等信息。
2、对于首次适应算法，从链表表头开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区，进行分配，并修改分区的状态和大小。
3、对于最佳适应算法，在遍历链表时，选择大小最接近需求的空闲分区进行分配，并对链表进行相应的调整。
LRU算法-与CLOCK算法
实验报告课程名称操作系统实验项目名______LRU算法模拟班级与班级代码实验室名称（或课室）专业任课教师学号：姓名：实验日期：2012 年 5 月20 日制姓名实验报告成绩评语：指导教师（签名）年月日说明：指导教师评分后，学年论文交院（系）办公室保存。
实验八LRU算法模拟一、实验目的（1）模拟实现LRU算法。
（2）模拟实现Clock算法。
（3）比较分析LRU算法、Clock算法。
二、实验内容（1）算法实现。
（2）拟定测试数据对算法的正确性进行测试。
（3）对比分析LRU算法和Clock算法各自的优缺点。
三、实验环境硬件要求：P4 2.0G 1G内存60G硬盘以上电脑软件要求：C、C++编程环境，Java编程环境四、实验步骤1.LRU算法（1）预备知识最近最久未使用(LRU)的页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。
由于无法预测各页面将来的使用情况，只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，因此，LRU置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
该算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t ，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其t 值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。
（2）LRU 的实现（需要“堆栈”支持）可利用一个特殊的栈来保存当前使用的各个页面的页面号。
每当进程访问某页面时，便将该页面的页面号从栈中移出，将它压入栈顶。
因此，栈顶始终是最新被访问页面的编号，而栈底则是最近最久未使用页面的页面号。
假定现有一进程所访问的页面序列为：4，7，0，7，1，0，1，2，1，2，6随着进程的访问，栈中页面号的变化情况如图所示。
在访问页面6时发生了缺页，此时页面4是最近最久未被访问的页，应将它置换出去。
（2）具体的操作代码及其结果如下：#include<stdio.h> #include<iostream>#define num 204771012126#define max 65535typedef struct PB{int page;//当前页面号int seq_num;//对于页面最近一次被访问的序列号int fg;}Pb;int k;int seek(int seq[],int i,Pb a[],int k);int test1(int seq_i,int Pn,Pb a[]);int test2(Pb a[],int Pn);int LRU(int seq[],int i,int Pn,Pb pb[]);//页块中的页面的最近最久未使用位置int seek(int seq[],int i,Pb a[],int k){int flag=0;for(int j=i-1;j>=0;j--){if(a[k].page==seq[j]){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}//检测当前页面在不在内存中，如果在内存中，返回所在页块号；如果不在，返回-1int test1(int seq_i,int Pn,Pb a[]){int flag=0;for(int j=0;j<Pn;j++){if(a[j].page==seq_i){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}//检测有没有空页块，如果有空页块，返回页块号；如果没有，返回-1int test2(Pb a[],int Pn){int flag=0;for(int j=0;j<Pn;j++){if(a[j].page==-1){flag=1;return j;break;}}if(flag==0)return -1;}int LRU(int seq[],int i,int Pn,Pb pb[]) {int temp[20];int j;for(k=0;k<Pn;k++){temp[k]=seek(seq,i,pb,k);pb[k].fg=seek(seq,i,pb,k);}for(k=1;k<Pn;k++){int lastX=1;int tem;for(j=0;j<Pn-k;j++){if(temp[j]>temp[j+1]){tem=temp[j];temp[j]=temp[j+1];temp[j+1]=tem;lastX=0;}}if(lastX==1) break;}for(k=0;k<Pn;k++){if(pb[k].fg==temp[0]){printf("%d ",pb[k].page);return k;break;}}}void PCB(){Pb pb[10];//最多只允许0-9共10个页块号int Pn;int an=0;int seq[100];int i;float ar;printf("请输入页块数Pn：\n");scanf("%d",&Pn);printf("请输入%d位长的页面访问序列seq[%d]：\n",num,num); for(i=0;i<num;i++){scanf("%d",&seq[i]);}for(i=0;i<10;i++){pb[i].page=-1;pb[i].seq_num=-1;pb[i].fg=max;}printf("淘汰页面号依次为：\n");for(i=0;i<num;i++){//做20次int a,b;a=test1(seq[i],Pn,pb);b=test2(pb,Pn);if(a==-1){//不在内存中if(b!=-1){//没满pb[b].page=seq[i];pb[b].seq_num=i;an++;}else{//满了k=LRU(seq,i,Pn,pb);pb[k].page=seq[i];pb[k].seq_num=i;an++;}}}ar=(float)an/(float)num;printf("\n缺页次数为：%d\n缺页率为%f\n",an,ar);}void main(){PCB();}(2)运行调试，输出结果：程序完成后，进行调试编译，在弹出的框中输入页块数Pn，回车，然后输入20位长的页面访问序列seq[20],回车，实验结果将显示出该组数据的淘汰页面号、缺页次数和缺页率。
关于算法的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解快速排序算法的基本原理和实现方法。
2. 掌握快速排序算法的时间复杂度和空间复杂度分析。
3. 通过实验验证快速排序算法的效率。
4. 提高编程能力和算法设计能力。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 2019三、实验原理快速排序算法是一种分而治之的排序算法，其基本思想是：选取一个基准元素，将待排序序列分为两个子序列，其中一个子序列的所有元素均小于基准元素，另一个子序列的所有元素均大于基准元素，然后递归地对这两个子序列进行快速排序。
快速排序算法的时间复杂度主要取决于基准元素的选取和划分过程。
在平均情况下，快速排序的时间复杂度为O(nlogn)，但在最坏情况下，时间复杂度会退化到O(n^2)。
四、实验内容1. 快速排序算法的代码实现2. 快速排序算法的时间复杂度分析3. 快速排序算法的效率验证五、实验步骤1. 设计快速排序算法的C++代码实现，包括以下功能：- 选取基准元素- 划分序列- 递归排序2. 编写主函数，用于生成随机数组和测试快速排序算法。
3. 分析快速排序算法的时间复杂度。
4. 对不同规模的数据集进行测试，验证快速排序算法的效率。
六、实验结果与分析1. 快速排序算法的代码实现```cppinclude <iostream>include <vector>include <cstdlib>include <ctime>using namespace std;// 生成随机数组void generateRandomArray(vector<int>& arr, int n) {srand((unsigned)time(0));for (int i = 0; i < n; ++i) {arr.push_back(rand() % 1000);}}// 快速排序void quickSort(vector<int>& arr, int left, int right) { if (left >= right) {return;}int i = left;int j = right;int pivot = arr[(left + right) / 2]; // 选取中间元素作为基准 while (i <= j) {while (arr[i] < pivot) {i++;}while (arr[j] > pivot) {j--;}if (i <= j) {swap(arr[i], arr[j]);i++;j--;}}quickSort(arr, left, j);quickSort(arr, i, right);}int main() {int n = 10000; // 测试数据规模vector<int> arr;generateRandomArray(arr, n);clock_t start = clock();quickSort(arr, 0, n - 1);clock_t end = clock();cout << "排序用时：" << double(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "秒" << endl;return 0;}```2. 快速排序算法的时间复杂度分析根据实验结果，快速排序算法在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)，在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)。
页面置换算法实验报告
页面置换算法实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过模拟页面置换算法的过程，了解不同算法的优缺点，掌握算法的实现方法，以及对算法的性能进行评估。
二、实验原理页面置换算法是操作系统中的一个重要概念，它是为了解决内存不足的问题而产生的。
当系统中的进程需要使用内存时，如果内存已经被占满，就需要将一些页面从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。
页面置换算法就是用来决定哪些页面应该被置换出去的算法。
常见的页面置换算法有以下几种：1. 最佳置换算法（OPT）最佳置换算法是一种理论上的最优算法，它总是选择最长时间内不会被访问的页面进行置换。
但是，由于无法预测未来的页面访问情况，因此最佳置换算法无法在实际中使用。
2. 先进先出置换算法（FIFO）先进先出置换算法是一种简单的置换算法，它总是选择最先进入内存的页面进行置换。
但是，这种算法容易出现“抖动”现象，即频繁地将页面置换出去，然后再将其置换回来。
3. 最近最久未使用置换算法（LRU）最近最久未使用置换算法是一种比较常用的置换算法，它总是选择最长时间未被访问的页面进行置换。
这种算法可以避免“抖动”现象，但是实现起来比较复杂。
4. 时钟置换算法（Clock）时钟置换算法是一种改进的FIFO算法，它通过维护一个环形链表来实现页面置换。
当需要置换页面时，算法会从当前位置开始扫描链表，如果找到一个未被访问的页面，则将其置换出去。
如果扫描一圈后都没有找到未被访问的页面，则将当前位置的页面置换出去。
三、实验过程本次实验使用Python语言编写了一个页面置换算法模拟程序，可以模拟上述四种算法的过程，并输出算法的性能指标。
程序的主要流程如下：1. 读取输入文件，获取页面访问序列和内存大小等参数。
2. 根据选择的算法，初始化相应的数据结构。
3. 遍历页面访问序列，模拟页面置换的过程。
4. 输出算法的性能指标，包括缺页率、页面置换次数等。
下面分别介绍四种算法的实现方法。
1. 最佳置换算法（OPT）最佳置换算法需要预测未来的页面访问情况，因此需要遍历整个页面访问序列，找到最长时间内不会被访问的页面。
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实验四页面置换算法
一、实验目的
本实验主要对操作系统中请求分页式内存管理及其应用的一些关键算法进行模拟。
学生通过设计与实现Clock算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。
二、实验要求
基本要求：描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
1）初始化：输入作业可占用的总页框数，初始化置空。
2）输入请求序列：输入一个作业页号访问请求序列，依次占用相应页框，直至全部占用；
3）Clock算法：当页框全部占用后，对于后续新的页号访问请求，执行Clock算法，淘汰1个页面后装入新的页号。
4）显示当前分配淘汰序列：显示淘汰的页号序列。
描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
三、实验内容
1)基本原理
时钟页面置换算法是把所有的页面都保存在一个类似钟面的环形链表中，一个表针指向最老的页面，
如图所示。
当发生缺页中断时，算法首先检查表针指向的页面，如果它的R位是0就淘汰该页面，并把新的页面插入这个位置，然后把表针前移一个位置；如果R位是1就清除R位并把表针前移一个位置，重复这个过程直到找到了一个R位为0的页面为止。
2)算法流程设计
主函数流程:
STEP1:输入分配的页框数，页面访问次数和要访问的页面号序列
STEP2:内存页面初始化。
内存中页面的数据结构为单循环链表，含有页号值yehao和访问位值a。
开始时页号均为-1，访问位为0.
STEP3：测试数据。
具体算法是依要访问的页面号，调用find()函数查找是否已经存在于内存中。
若存在，则修改其访问位为1.若不存在，触发缺页中断，调用tihuan()函数。
最后，打印当前内存状态。
如此循环直至测试串都访问完毕。
3)主要函数实现
a)Makenode(double)函数：用于初始化一个节点。
b)Find（double）函数：依据输入的页号，查询内存中是否已存在此页面。
若存在返回值1，
不存在返回值0.
c)Tihuan（double）函数：在发生缺页中断时，时钟指针查找访问位为0的页面进行替换，指
针扫过的页面访问位置0，新加入的页面访问位置1。
替换后指针下移。
d)Print_state()函数：打印当前内存中存在的页面的状态以及当前时钟指针所指向的页面位
置。
4)测试数据
输入：
输入分配的页框数
3
输入页面访问次数
15
输入要访问的页面号序列
3 4 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 6
输出（仅最后一项）：
5)结果分析
以下是clock算法对应输入页面号序列3 4 2 6 4 3 7 4 3 6 3 4 8 4 6的分析表
四、实验总结
1.加深对clock算法的理解。
通过与其他算法的比较，我也了解了他们的异同之处。
Clock算法其
实是一种改进的第二次机会算法，它通过设置访问位，找到最早最不常访问的页面，即标号为0的页面。
之所以叫clock算法，依我理解是将内存中的排列顺序附上时间的概念，clock指针扫过的页面要将他们1置0就是基于这个思想，因为他们都是没被访问的，且在时钟上的排列按照访问时间顺序。
这样就保证了每次替换的都是最早进来的且不最常访问的页面。
2.在时钟内存结构的代码实现上，我使用了自建的单循环链表，对其进行顺序地遍历即可实现时钟
指针的移动。
另外通过全局变量node *r（时钟）node *start（开始页面项）node *r_prev（时钟指针的前驱）的设置，方便了有关算法的实现。
3.此算法较为简单，还有一种改进版的clock算法，增加了一个修改位，表示页框是否被修改过。
这样的设计更加符合现在操作系统的调度原则。
参考文献
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