FIFO算法，LRU算法，OPT算法，LFU算法的C++实现

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
/**
 * FIFO算法的实现：其实是可以采用双端队列，然后限制一下
 * 双端队列的长度，根据我的限制应该是4。对于查询是否出现
 * 在这个队列里面，我们可以采用一个数组标记是否有存在。
 *
 * 测试数据如下 
16 4
0 1 2 4 3 4 5 1 2 5 1 2 3 4 5 6
 * **/
struct FIFO{
    int len, m;///长度, len - 总访问数; m - 分配的物理块数
    int arr[105];///存储访问页面的编号
    deque<int>que;
    int vids[15];///标记数组，标记在当前可以查找到的序号
    double result;
    int a;///a - 非缺页数
    void Print(deque<int>a){
        while(!a.empty()){
            printf("%d ", a.front());
            a.pop_front();
        }
        printf("\n");
    }
    void Init(){///初始化函数
        while(!que.empty()){
            que.pop_back();
        }
        memset(vids, 0, sizeof(vids));
    }
    void solve(){
        scanf("%d%d", &len, &m);///输入处理的数字的长度，输入有多少可用物理块
        for(int i = 0; i < len; i ++){
            scanf("%d", &arr[i]);///预先输入处理的数据
        }
        int r = 0;///从第一个数据开始判断
        while(r < len){///如果没有到达尾部,接着运行
            if(!vids[arr[r]]){///如果不在物理块中
                a ++;///非缺页数加一
                printf("*: ");
                if(que.size() < m){///物理块的储存的内容小于m
                    que.push_back(arr[r]);///则将序号放入双端队列
                }
                else{///数量超过了，要实现的是弹出队头，然后把在队列中的标记去掉
                    int nums = que.front();///获取队头元素
                    que.pop_front();///弹出队头
                    vids[nums] --;///把出现过的标志去掉
                    que.push_back(arr[r]);///队列压入新的元素
                }
                vids[arr[r]] ++;///把对应的元素的值++
            }
            Print(que);
            r ++;///移动到下一个元素
        }
        printf("Number of page breaks = %d Total number of visits = %d\n", a, len);
        result = double(a) / double(len);
        printf("f = %f\n", result);
    }
}f;
int main(){
    f.Init();
    f.solve();
}

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
/**
 * LRU算法的实现：可以使用一个结构体，来储存对应的数据
 * 那么使用一个vector动态数组来储存当前的物理块中的内容
 * 那么每访问一次就更新结构体中的value值，那么对vector数组
 * 进行对应sort排序,即按照value从大到小排序，然后每次弹出队尾
 * 将最小的value值的结构体弹出
 * 测试数据如下 
16 4
0 1 2 4 3 4 5 1 2 5 1 2 3 4 5 6
 * **/
struct LRU_node{///LRU的节点结构
    int key, value;///key代表节点最后一次出现的序号，value代表节点的权值
};
bool cmp(const LRU_node &a, const LRU_node &b){
    return a.key > b.key;///排序，自定义排序cmp方法
}
struct LRU{
    int arr[105];///arr即存储当前的数据
    vector<LRU_node>vec;///动态数组储存节点
    int vids[105];///标记数组
    void Init(){///清空函数
        memset(vids, 0, sizeof(vids));
        memset(arr, 0, sizeof(arr));
        vec.clear();
    }
    void slove(){
        int n, m;
        scanf("%d%d", &n, &m);///n 代表输入的序列的长度是多少， m代表物理块的大小
        for(int i = 0; i < n; i ++){
            scanf("%d", &arr[i]);
        }
        int flag = 0;///缺页数
        int r = 0;///遍历边界
        while(r < n){
            LRU_node a;
            a.key = r;
            a.value = arr[r];///获取一个节点
            if(!vids[a.value]){///物理块中没有这个数
                flag ++;///缺页数加一
                printf("*: ");///代表缺页
                if(vec.size() < m){///vec的数量小于物理块m
                    vec.push_back(a);
                    vids[a.value] ++;///标记块中出现的数
                    sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序，保证弹出的肯定是时间最开始的那个
                }
                else{///vec的数量等于物理块的大小
                    sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序
                    LRU_node en = vec[vec.size() - 1];///取出最后的那个即时间最开始的那个
                    vids[en.value] --;///把弹出的数去掉
                    vec.pop_back();
                    vec.push_back(a);///把新的值压入vec
                    vids[a.value] ++;///标记新的值在块中出现
                    sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序
                }
                for(int i = 0; i < vec.size(); i ++){
                    printf("%d ", vec[i].value);
                }
                printf("\n");
            }
            else{///否则在块中有对应的数
                for(int i = 0; i < vec.size(); i ++){///遍历块中数据
                    if(vec[i].value == a.value){
                        vec[i].key = a.key;///更新块中的数据所对应的key值，即出现的最后的时间
                        break;
                    }
                }
                sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序
                for(int i = 0; i < vec.size(); i ++){
                    printf("%d ", vec[i].value);
                }
                printf("\n");
            }
            r ++;
        }
        printf("Number of page breaks = %d Total number of visits = %d\n", flag, n);
        printf("f = %lf\n", double(flag) / double(n));
    }
}l;
int main(){
    l.Init();
    l.slove();
    return 0;
}

 

#include <bits/stdc++.h>
/**
 * 思路：采用队列来保存每个每个值对应的下一个出现的位置
 * 如果只后都不出现，那就把这个值置为无穷大，那么这样的
 * 话就能保证这个值，会被先弹出动态数组，那么就能保证实
 * 现对应的按照最远出现的位置来淘汰对应的数字。
 * **/
using namespace std;
const int MAXN = 105;///可以控制出现的编号的范围，我假设只会出现105以内的数字
const int inf = 0x7fffffff;///int 的最大值，代表这个数再也不会出现
int n, m;///n 代表序列的长度， m代表物理块的大小
queue<int>que[MAXN];///记录下一个该数字出现的位置
int arr[MAXN];///储存序列
int vids[MAXN];///标记块中是否存在这个
bool cmp(const int &a, const int &b){
    return que[a].front() < que[b].front();///按照下一次出现的位置从小到大排序
    ///保证可以将最远访问的块进行更换
}
struct opt{
    void Init(){///清空
        for(int i = 0; i < MAXN; i ++){///清空队列
            while(!que[i].empty()){
                que[i].pop();
            }
        }
        memset(vids, 0, sizeof(vids));///清空标记数组
        memset(arr, 0, sizeof(arr));///清空数组
        return ;
    }
    void solve(){
        int f = 0;///缺页数
        scanf("%d%d", &n, &m);
        Init();
        for(int i = 0; i < n; i ++){
            scanf("%d", &arr[i]);
            que[arr[i]].push(i);///将对应的出现的位置放入队列中
        }
        for(int i = 0; i < MAXN; i ++){
            que[i].push(inf);///全部放入完成后，放入一个无穷大
            ///这样的好处是如果这个数，后面不再出现，就视为无穷大
        }
        int r = 0;
        vector<int>vec;///物理块使用动态数组模拟
        vec.clear();
        while(r < n){
            if(!vids[arr[r]]){///如果在物理块中没有出现
                f ++;///对应的缺页数加一
                printf("*: ");///代表缺页
                if(vec.size() < m){///如果没有达到物理块上限
                    vec.push_back(arr[r]);///动态数组压入对应的物理块
                    vids[arr[r]] ++;///标记物理块存在出现
                    que[arr[r]].pop();///把对应的位置弹出，使其更新为下一个最近的位置
                }
                else{
                    sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///否则达到上限,按照后面出现的位置排序
                    int temp = vec[vec.size() - 1];///获取队尾的数值
                    vids[temp] --;///把对应的数值的出现标记抹去
                    vec.pop_back();///将队尾弹出
                    vec.push_back(arr[r]);///压入新的数值
                    vids[arr[r]] ++;///把对应的数值的出现标记更新
                    que[arr[r]].pop();///把对应新的数值的下一个出现的位置进行更新
                }
                /**输出物理块中的内容**/
                for(int i = 0; i < vec.size(); i ++){
                    printf("%d ", vec[i]);
                }
                printf("\n");
            }
            else{
                que[arr[r]].pop();///在物理块中，将对应的值的后续的出现位置进行更新
                sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///按照出现的位置的远近排序
                for(int i = 0; i < vec.size(); i ++){///输出块中的内容
                    printf("%d ", vec[i]);
                }
                printf("\n");
            }
            r ++;
        }
        printf("Number of page breaks = %d Total number of visits = %d\n", f, n);
        printf("%f\n", double(f) / double(n));
    }
}a;
/**
测试样例如下：
12 3
2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2
**/
int main(){
    a.solve();
    return 0;
}

 

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
/**
 * 思路：lfu的实现，可以使用Map<int, int>来实现计数
 * 或者使用int数组来标记出现的次数，然后每次进行对次数
 * 的排序就行了，然后每次淘汰访问次数最小的就ok了，如果
 * 数据范围较小的话，使用int数组来标记的话，把每次查询的
 * 复杂度降到O(1)，所以下面的代码实现使用数组来标记出现的
 * 次数
 * **/
const int MAXN = 105;
int flag[MAXN]; ///下标代表出现的数值，下标里的数值代表被访问的次数
bool cmp(const int &a, const int &b)
{                             ///按照被访问的次数进行从大到小的排序
    return flag[a] > flag[b]; ///这样能保证更换物理块的时候是按照出现的次数最小的被更换
}
struct LFU
{
    vector<int> vec;///代表物理块
    int vids[MAXN];///代表物理块中出现的数
    int n, m;
    void Init()///初始化函数
    {
        vec.clear();
        memset(vids, 0, sizeof(vids));
        memset(flag, 0, sizeof(flag));
    }
    void solve()
    {
        int f = 0;///缺页数
        scanf("%d%d", &n, &m);
        Init();
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            int num;
            scanf("%d", &num);///输入一个值
            if (!vids[num])///判断是否在物理块中
            {
                f ++;
                printf("*: ");
                if (vec.size() < m)///如果数量小于物理块的数量
                {
                    vec.push_back(num);///直接压入物理块
                    vids[num]++;///标记其出现
                    flag[num]++;///对应的出现次数加一
                }
                else
                {
                    sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///针对出现的次数排序
                    int temp = vec[vec.size() - 1];///获取出现次数最小的数的值
                    vids[temp]--;///将其标记去掉
                    flag[temp] = 0;///将其访问的次数变为0
                    vec.pop_back();///将其弹出队列
                    vec.push_back(num);///将新的值压入内存块
                    vids[num]++;///将新的值标记出现
                    flag[num]++;///将新的值得出现次数加一
                }
                sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序
                for (int i = 0; i < vec.size(); i++)///输出物理块
                {
                    printf("%d ", vec[i]);
                }
                printf("\n");
            }
            else
            {
                flag[num]++;///在物理块中，将访问值加一
                sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);///排序
                for (int i = 0; i < vec.size(); i++)///输出物理块的情况
                {
                    printf("%d ", vec[i]);
                }
                printf("\n");
            }
        }
        printf("Number of page breaks = %d Total number of visits = %d\n", f, n);
        printf("%f\n", double(f) / double(n));
    }
} a;
int main()
{
    a.solve();
    return 0;
}