Question

给出一种高级语言实现LRU算法和FIFO算法的源程序。

要求：（1）给出任意的输入流、计算失效率。（2）输入流长度、cache尺寸可定制。例如：cache=5，从0~9可数字的任意排序，长度为30。

急求答案，请大家帮忙啊！！！

Answer 1

/*
* Created on 2004-12-25
*
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*/

/**
* @Michelangelo
*
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*/

import java.util.*;
public class TestReplacement {

/**
*
*/
private final int ArraySize=20;
private int digitalArray[]=new int [ArraySize];

//private int digitalArray[]={1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6};

private static final int frameSize[]={1,2,3,4,5,6,7};
private static int errorCount=0;

Vector frame=new Vector();

public TestReplacement() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}

public static void main(String[] args) {
TestReplacement aT=new TestReplacement();

aT.generateRandomDigit();
aT.output();

System.out.println("-------------Using FIFO--------------");
System.out.println();
for(int i=0;i<frameSize.length;i++){
System.out.println("Frame size: "+frameSize[i]+"\n");
aT.initFrameForFIFO(frameSize[i]);
aT.FIFOReplace(frameSize[i]);
System.out.println("Total errors found: "+errorCount);
System.out.println("\n************************************\n");

errorCount=0;
}
System.out.println();
System.out.println("----------------Using LRU----------------");
System.out.println();
for(int i=0;i<frameSize.length;i++){
System.out.println("Frame size: "+frameSize[i]+"\n");
aT.initFrameForLRU(frameSize[i]);
aT.LRUReplace(frameSize[i]);
System.out.println("Total errors found: "+errorCount);
System.out.println("\n************************************\n");
errorCount=0;
}
}

public void generateRandomDigit(){
for(int i=0;i<ArraySize;i++){
digitalArray[i]=(int)Math.round(Math.random()*9);
}
}

public void output(){
System.out.println("随机序列：");
for(int i=0;i<ArraySize;i++){
System.out.print(" "+digitalArray[i]);
}
System.out.println();
}

public void initFrameForFIFO(int fS){
frame.removeAllElements();
for(int i=0;i<fS;i++){
frame.addElement(new Couple(fS-i));
}
}
public void initFrameForLRU(int fS){
frame.removeAllElements();
for(int i=0;i<fS;i++){
frame.addElement(new Couple(0));
}
}

public void LRUReplace(int fS){
boolean findThesame=false;
int pre=-1;//存放刚刚查找到的位置
int flag=-1;

for(int j=0;j<digitalArray.length;j++){
boolean match=false;
for(int i=0;i<fS;i++){

if(((Couple)frame.elementAt(i)).value==digitalArray[j]){
((Couple)frame.elementAt(i)).time=0;
match=true;//是否找到匹配
System.out.println(j+": find "+((Couple)frame.elementAt(i)).value+" "+"at location "+i);
System.out.println();

flag=i;
break;
}
}

if(match==true&&flag!=pre){
for(int i=0;i<fS;i++){
if(i!=flag){
((Couple)frame.elementAt(i)).time--;
}
}
pre=flag;
}
else if(match==false){
int temp=0;
int index=0;
for(int i=0;i<fS;i++){
if(((Couple)frame.elementAt(i)).time<temp){
temp=((Couple)frame.elementAt(i)).time;
index=i;
}
}
for(int i=0;i<fS;i++){
if(i!=index){
((Couple)frame.elementAt(i)).time--;
}
else{
((Couple)frame.elementAt(i)).time=0;
System.out.print(j+": replace "+((Couple)frame.elementAt(i)).value+" ");
System.out.print("at location "+index+" ");
((Couple)frame.elementAt(i)).value=digitalArray[j];
System.out.println("with "+((Couple)frame.elementAt(i)).value);
errorCount++;
System.out.println("error count "+errorCount);
System.out.println();
}
}
}
}
}
public void FIFOReplace(int fS){
//boolean blank=true;//是否开始的已填充完
int i=0;
for(int j=0;j<digitalArray.length;j++){
boolean match=false;
for(i=0;i<fS;i++){
if(((Couple)frame.elementAt(i)).value==digitalArray[j]){
match=true;//是否找到匹配
System.out.println(j+": find "+((Couple)frame.elementAt(i)).value+" "+"at location "+i);
break;
}
}
if(match==false){
int temp=0;
int index=-1;
for(i=0;i<fS;i++){
if(((Couple)frame.elementAt(i)).time>temp){
temp=((Couple)frame.elementAt(i)).time;
index=i;
}
}
for(i=0;i<fS;i++){
if(i==index){
System.out.print(j+": replace "+((Couple)frame.elementAt(i)).value+" ");
System.out.print("at location "+i+" ");
((Couple)frame.elementAt(i)).value=digitalArray[j];
System.out.println("with "+((Couple)frame.elementAt(i)).value);
((Couple)frame.elementAt(i)).time=1;
errorCount++;
System.out.println("error count "+errorCount);
System.out.println();
}

else{
((Couple)frame.elementAt(i)).time++;
}

}
}

}
}

}

class Couple{
public int value=-1;
public int time=-1;
public Couple(int t){
time=t;
}
}

算法思想：用Vector来模拟页表，而扔进去的Couple的个数就是表的大小。Couple 中的Time设置衰老时间（FIFO）或未使用周期（LRU），Value为请求序列中digitalArray[]的值。序列长为20由随机函数产生的0-9的整型值。frameSize[]中存放的是页表的大小（也就是对应着扔几个Couple进去啦）

FIFO：初始化时先清空然后放Couple，将他们的Time属性按放的顺序分别置为frameSize,frame-1,frame-2.......1.数值越大放的越早,value通通置-1。接下来的工作就是对value和time的处置。若在vector中的couple的value里找到了value匹配则pass。如果没有找的话就从中time里找最老的，（谁的time最大就最老），找到后把它的value变成相应的请求的页面值，把它的time=1.对于不是最老的呢，就把他们的岁数都加一吧。

LRU:初始化时先清空然后放Couple,将他们的Time属性置-1，value通通置-1。接下来处理请求序列了。若在value里找到对应的页面话就把对应的Time置0。其他的Couple对应的time- -。如果没有找到的话就找一个最近使用的最少的啦（就是对应的time最负的那个），找到以后就把它的Value换成请求的页面值并且把它的time置0.与此同时，其他的time--。