前言

LRU算比较经典，而且考的也比较多，LRU算法全称Least Recently Used，译为最近最少使用。用C模拟一下吧。

Buddy算法：操作系统学习之用C语言模拟伙伴(Buddy)算法
FIFO算法：操作系统学习之用C语言模拟FIFO算法
LRU算法：操作系统学习之用C语言模拟LRU算法
Clock算法：操作系统学习之用C语言模拟CLOCK算法
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算法模拟

教科书原图

算法解释

先来看看课本上的解释。
LRU策略置换内存中最长时间未被引用的页。根据局部性原理，这也是最近最不可能访问到的页。实际上，LRU策略的性能接近于OPT(OPTimal 最佳)策略。这种方法的问题是比较难实现。一种实现方法是给每页添加一个最后一次访问的时间戳，并在每次访问内存时更新这个时间戳。即使有支持这种方案的硬件，开销仍然非常大。另一种方法是维护一个关于访问页的栈，但开销同样很大。 ——操作系统-精髓与设计原理(第九版)P227

代码解释

简单的来说，就是LRU策略很好，但是实现起来比较复杂，我代码用的是添加时间戳的方式。定义了一个结构体，两个属性，一个用来存储数据(data)，另一个就是时间戳(time)。
在处理每一个到来的"进程"时，先判断其是否在队列中，如果在就更新时间戳，如果不在，就置换走时间戳最早的那个进程。

源代码

#include<stdio.h>
#define MAX_NUM 3
#define MAX_NUM_PROC 512//进程结构体
struct LList
{int data;int time;
}LRU_list[MAX_NUM];/*
12
2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2
*/int main()
{for(int i=0;i<MAX_NUM;i++){LRU_list[i].data = 0;LRU_list[i].time = 0;}int n;int a[MAX_NUM_PROC];printf("请输入个数:");scanf("%d",&n);printf("请输入%d个非零数字:\n",n);for(int i=0;i<n;i++){scanf("%d",&a[i]);}for(int i=0;i<n;i++){//先找原来的队列中是否存在int exist =0;for(int j=0;j<MAX_NUM;j++){if(LRU_list[j].data == a[i]){exist = 1;LRU_list[j].time = i+1;//留下时间戳break;}}//不存在if(!exist){int i_minn=0;for(int j=1;j<MAX_NUM;j++){if(LRU_list[i_minn].time > LRU_list[j].time){i_minn = j;}}LRU_list[i_minn].data = a[i];LRU_list[i_minn].time = i+1;}printf("本次队列情况:");for(int j=0;j<MAX_NUM;j++){printf("%d",LRU_list[j].data);if(j==MAX_NUM-1){if(!exist)printf(" F");printf("\n");}else{printf(" ; ");}}}return 0;
}

输出解释

请输入个数:12
请输入12个非零数字:
2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2
本次队列情况:2 ; 0 ; 0 F
本次队列情况:2 ; 3 ; 0 F
本次队列情况:2 ; 3 ; 0
本次队列情况:2 ; 3 ; 1 F
本次队列情况:2 ; 5 ; 1 F
本次队列情况:2 ; 5 ; 1
本次队列情况:2 ; 5 ; 4 F
本次队列情况:2 ; 5 ; 4
本次队列情况:3 ; 5 ; 4 F
本次队列情况:3 ; 5 ; 2 F
本次队列情况:3 ; 5 ; 2
本次队列情况:3 ; 5 ; 2

F表示缺页，为了方便，当询问LRU链表为空时也会被判定为缺页。
可以看到和教科书上的结果相同。
LRU我用的是增加时间戳，用变量i作为时间戳。

总结

LRU算法用C模拟起来比较简单，但是结合起硬件就比较麻烦了，维护其队列开销确实比较大。=w=

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