【操作系统】分区分配算法 （首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法）（C语言实现）
为了实现动态分区分配，通常将系统中的空闲分区链接成一个链。所谓顺序查找是指依次搜索空闲分区链上的空闲分区，去寻找一个大小能满足要求的分区。 --------计算机操作系统（第四版）
可变分区也称动态分区，在指作业装入内存时，从可用的内存中划出一块连续的区域分配给他，且分区大小正好等于改作业的大小。
可变分区分配策略:
1.首次适应算法：地址递增，从链首开始
2.最佳适应算法：性能最差，容量递减，浪费最小
3.最坏适应算法：分区大小递减，整合碎片，提高利用率
首次适应算法的话可以不断的去遍历寻找空间是否为空余的。
最佳适应算法的话是要找到最佳适配的空余区域，但是也会导致空闲区被利用之后可能会有一下片内存没被利用，而这小的碎片也很难再次被利用。
最坏适应算法的话是要找到最大空间来分配内存，这样剩余的空间也会最大，这样的话可以更有效的去减少出现小碎片的情况。
分配内存的时候，总是会想到C语言有个malloc函数可以分配内存。所以我写这份作业的时候抱有这是理解malloc函数的成分在里面的。一开始本来是用vector来存放空闲链表，后来觉得要符合底层的话，还是得用纯的c语言来写更好一点。
#include <stdio.h>
#define MEMORY_SIZE 640 // 内存大小（单位：KB）
#define BLOCK_SIZE 1 // 内存块大小（单位：KB）
// 内存块结构体
typedef struct {
int size; // 大小（单位：KB）
int is_free; // 是否空闲
} block_t;
// 内存块数组
block_t memory[MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE];
// 初始化内存块数组
void init_memory() {
int i;
for (i = 0; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE; i++) {
memory[i].size = BLOCK_SIZE;
memory[i].is_free = 1;
}
}
// 显示内存分配情况
void print_memory() {
int i, free_blocks = 0, allocated_blocks = 0, free_size = 0, allocated_size = 0;
printf("\n------------------------------\n");
printf(" Memory Allocation\n");
printf("------------------------------\n");
for (i = 0; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE; i++) {
printf("%d ", i);
if (memory[i].is_free) {
printf("Free ");
free_blocks++;
free_size += memory[i].size;
}
else {
printf("Allocated ");
allocated_blocks++;
allocated_size += memory[i].size;
}
printf("%dKB\n", memory[i].size);
}
printf("------------------------------\n");
printf("Total Blocks: %d\n", free_blocks + allocated_blocks);
printf("Free Blocks: %d\n", free_blocks);
printf("Allocated Blocks: %d\n", allocated_blocks);
printf("Total Size: %dKB\n", free_size + allocated_size);
printf("Free Size: %dKB\n", free_size);
printf("Allocated Size: %dKB\n", allocated_size);
printf("------------------------------\n\n");
}
// 首次适应算法分配内存
int first_fit_allocation(int size) {
int i, j;
int blocks_needed = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; // 需要的块数
for (i = 0; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE; i++) {
if (memory[i].is_free) { // 如果当前块为空闲块
int free_blocks = 0;
for (j = i; j < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE && memory[j].is_free; j++) {
free_blocks++;
if (free_blocks == blocks_needed) { // 如果找到了足够的空闲块
for (j = i; j < i +
blocks_needed; j++) {
memory[j].is_free = 0;
}
return i; // 返回分配的起始块的索引
}
}
}
}
return -1; // 分配失败
}
// 最佳适应算法分配内存
int best_fit_allocation(int size) {
int i, j;
int blocks_needed = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; // 需要的块数
int best_index = -1, best_size = MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE + 1; // 初始化为无效值
for (i = 0; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE; i++) {
if (memory[i].is_free && memory[i].size >= blocks_needed) { // 如果当前块为空闲块并且大小足够
if (memory[i].size < best_size) { // 如果当前块更小
best_index = i;
best_size = memory[i].size;
}
}
}
if (best_index == -1) { // 分配失败
return -1;
}
else {
for (j = best_index; j < best_index + blocks_needed; j++) {
memory[j].is_free = 0;
}
return best_index; // 返回分配的起始块的索引
}
}
// 最坏适应算法分配内存
int worst_fit_allocation(int size) {
int i, j;
int blocks_needed = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE; // 需要的块数
int worst_index = -1, worst_size = -1; // 初始化为无效值
for (i = 0; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE; i++) {
if (memory[i].is_free && memory[i].size >= blocks_needed) { // 如果当前块为空闲块并且大小足够
if (memory[i].size > worst_size) { // 如果当前块更大
worst_index = i;
worst_size = memory[i].size;
}
}
}
if (worst_index == -1) { // 分配失败
return -1;
}
else {
for (j = worst_index; j < worst_index + blocks_needed; j++) {
memory[j].is_free = 0;
}
return worst_index; // 返回分配的起始块的索引
}
}
// 回收内存
void deallocation(int start_index) {
int i;
for (i = start_index; i < MEMORY_SIZE / BLOCK_SIZE && !memory[i].is_free; i++) {
memory[i].is_free = 1;
}
}
int main() {
int choice, size, start_index;
init_memory();
do {
print_memory();
printf("1. First Fit Allocation\n");
printf("2. Best Fit Allocation\n");
printf("3. Worst Fit Allocation\n");
printf("4. Deallocation\n");
printf("0. Exit\n");
printf("Enter your choice: ");
scanf_s("%d", &choice);
switch (choice) {
case 1:
printf("Enter the size to be allocated (in KB): ");
scanf_s("%d", &size);
start_index = first_fit_allocation(size);
if (start_index == -1) {
printf("Memory allocation failed.\n"); } else {
printf("Memory allocated from block %d to %d.\n", start_index, start_index + (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE - 1);
}
break;
case 2:
printf("Enter the size to be allocated (in KB): ");
scanf_s("%d", &size);
start_index = best_fit_allocation(size);
if (start_index == -1) {
printf("Memory allocation failed.\n");
}
else {
printf("Memory allocated from block %d to %d.\n", start_index, start_index + (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE - 1);
}
break;
case 3:
printf("Enter the size to be allocated (in KB): ");
scanf_s("%d", &size);
start_index = worst_fit_allocation(size);
if (start_index == -1) {
printf("Memory allocation failed.\n");
}
else {
printf("Memory allocated from block %d to %d.\n", start_index, start_index + (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE - 1);
}
break;
case 4:
printf("Enter the starting block index to be deallocated: ");
scanf_s("%d", &start_index);
deallocation(start_index);
printf("Memory deallocated from block %d.\n", start_index);
break;
case 0:
printf("退出...\n");
break;
default:
printf("没有这个选项\n");
}
} while (choice != 0);
return 0;
}因为是用vs写的代码，所以用的是scanf_s。如果换别的编译器的话得改一下。
（大家看完点个赞再走，这个对我真的很重要QwQ）