設計目的：

加深對請求頁式儲存管理實現原理的理解，掌握頁面置換演算法。

設計內容:

    設計一個程式，有一個虛擬儲存區和記憶體工作區，實現下述三種演算法中的任意兩種，計算訪問命中率（命中率=1-頁面失效次數/頁地址流長度）。附加要求：能夠顯示頁面置換過程。

import java.util.Scanner;
import java.util.Random;


public class QQ {
	public static void main(String[] args) {
		int Input;
		Scanner input = new Scanner(System.in);
		System.out.println("請選擇下面兩種演算法中的一種：           1.先進先出           2.最近未使用演算法");
		Input = input.nextInt(); 
		switch(Input){
		case 1:
		FIFO f = new FIFO();
		f.way();
		break;
		case 2:
		LRU l = new LRU();
		l.way();
		break;
		default:
		System.out.println("非法輸入");
		break;
		}
	}
}

class FIFO{
	void way() {
		int i,j;
		int m = 0;
		int n = 0;
		int Maxflag = 0;
		int Max = -1;
		int count = 0;//缺頁數
		int Num1,Num2;
		double QYL;
		double MZL;
		System.out.print("請輸入程序數：");
		Random rand = new Random();
		Scanner a = new Scanner(System.in);
		Num1 = a.nextInt();
		JJ page[] = new JJ[Num1];
		System.out.println("產生的隨機程序序列如下：");
		for(i = 0; i < Num1; i++) {
			page[i] = new JJ();
			page[i].num = rand.nextInt(10) + 1 ;
		}
		for(i = 0; i < Num1; i++){
			System.out.print(page[i].num+"   ");
		}
		System.out.println();
		System.out.print("請輸入記憶體塊數：");
		Num2 = a.nextInt();
		NC nc[] = new NC[Num2];
		for(i = 0; i < Num2; i++) {
			nc[i] = new NC();
			nc[i].phb = 0;
			nc[i].flag = 0;
		}
		System.out.println("現在在記憶體中的程序編號為：");
		for(i = 0; i < Num2; i++)
		{
			System.out.print(nc[i].phb+"   ");
		}
		System.out.println();
		for(j = 0; j < Num1; j++){
			NC c = new NC();
			m = c.searchphb(nc,Num2);
			n = c.searchpro(page,Num1,nc,Num2,j);
			for(i = 0; i < Num2; i++)
	        {
	           if(nc[i].flag>Maxflag)
	             {
	                 Maxflag = nc[i].flag;
	                 Max = i;
	             }
	        }   
	        if(n == -1)               //不存在相同程序
			{
	           if(m != -1)            //存在空閒物理塊
	           {
				   nc[m].phb = page[j].num;   //程序號填入該空閒物理塊
				   count++;
	               nc[m].flag = 0;
	               for(i = 0;i <= m; i++)
	               {
	            	   nc[i].flag++;
	               }
	               m = -1;
	           }
	           else                //不存在空閒物理塊
	           {
	        	   nc[Max].phb = page[j].num;
	        	   nc[Max].flag = 0;
	              for(i = 0;i < Num2; i++)
	              {
	            	  nc[i].flag++;
	              }
	              Max = -1;
	              Maxflag = 0;
	              count++;
	           }
	       }
	       else                    //存在相同的程序
	       {
	    	   nc[n].phb = page[j].num;
	           for(i = 0;i < Num2; i++)
	           {
	        	   nc[i].flag++;
	           }
	           n = -1;
	       }

				System.out.println("現在在記憶體中的程序編號為：");
				for(i = 0; i < Num2; i++)
				{
					System.out.print(nc[i].phb+"   ");
				}
				System.out.println();
		}
		QYL = (double)count/Num1;
		MZL = 1 - QYL;
		System.out.println("缺頁次數為："+count);
		System.out.println("缺頁率為："+QYL);
		System.out.println("命中率為："+MZL);
	}
	
}

class LRU{
	void way() {
		int i,j;
		int m = 0;
		int n = 0;
		int MaxTime = 0;
		int Max = -1;
		int count = 0;//缺頁數
		int Num1,Num2;
		double QYL;
		double MZL;
		System.out.print("請輸入程序數：");
		Random rand = new Random();
		Scanner a = new Scanner(System.in);
		Num1 = a.nextInt();
		JJ page[] = new JJ[Num1];
		System.out.println("產生的隨機程序序列如下：");
		for(i = 0; i < Num1; i++) {
			page[i] = new JJ();
			page[i].num = rand.nextInt(10) + 1 ;
		}
		for(i = 0; i < Num1; i++){
			System.out.print(page[i].num+"   ");
		}
		System.out.println();
		System.out.print("請輸入記憶體塊數：");
		Num2 = a.nextInt();
		NC nc[] = new NC[Num2];
		for(i = 0; i < Num2; i++) {
			nc[i] = new NC();
			nc[i].phb = 0;
			nc[i].flag = 0;
		}
		System.out.println("現在在記憶體中的程序編號為：");
		for(i = 0; i < Num2; i++)
		{
			System.out.print(nc[i].phb+"   ");
		}
		System.out.println();
		for(j = 0; j < Num1; j++){
			NC c = new NC();
			m = c.searchphb(nc,Num2);
			n = c.searchpro(page,Num1,nc,Num2,j);
			for(i = 0; i < Num2; i++)
	        {
	           if(nc[i].time > MaxTime)
	             {
	                 MaxTime = nc[i].time;
	                 Max = i;
	             }
	        }   
	        if(n == -1)               //不存在相同程序
			{
	           if(m != -1)            //存在空閒物理塊
	           {
				   nc[m].phb = page[j].num;   //程序號填入該空閒物理塊
				   count++;
	               nc[m].time = 0;
	               for(i = 0;i <= m; i++)
	               {
	            	   nc[i].time++;
	               }
	               m = -1;
	           }
	           else                //不存在空閒物理塊
	           {
	        	   nc[Max].phb = page[j].num;
	        	   nc[Max].time = 0;
	              for(i = 0;i < Num2; i++)
	              {
	            	  nc[i].time++;
	              }
	              Max = -1;
	              MaxTime = 0;
	              count++;
	           }
	       }
	       else                    //存在相同的程序
	       {
	    	   nc[n].phb = page[j].num;
	    	   nc[n].time = 0;
	           for(i = 0;i < Num2; i++)
	           {
	        	   nc[i].time++;
	           }
	           n = -1;
	       }

				System.out.println("現在在記憶體中的程序編號為：");
				for(i = 0; i < Num2; i++)
				{
					System.out.print(nc[i].phb+"   ");
				}
				System.out.println();
		}
		QYL = (double)count/Num1;
		MZL = 1 - QYL;
		System.out.println("缺頁次數為："+count);
		System.out.println("缺頁率為："+QYL);
		System.out.println("命中率為："+MZL);
	}
}

class JJ{
	int num;//記錄頁面號
}

class NC{
	int phb;//記憶體塊
	int flag;
	int time;//記錄調入記憶體時間
	
	int searchphb(NC nc[],int Num2) { 
		int i;//查詢空閒物理塊
		int m = 0;
		for(i = 0; i < Num2; i++) {
			if(nc[i].phb == 0) {  
				   m = i; 
				   break; 
			}
		} 
		if(i < Num2)
			return m;
		return -1;
	}
	
	int searchpro(JJ page[],int Num1,NC nc[],int Num2,int j) {    //查詢是否有相同程序塊
		int i;
		int n = 0;
		for(i = 0; i < Num2; i++){
        if(page[j].num == nc[i].phb){
        	n = i;
        	break;
        }
		}
		if(i < Num2)
			return n;
		return -1;
	}
}