首次适应算法动态分区分配方式的模拟C语言——课程设计实习-创新互联
设计目的
网站题目：首次适应算法动态分区分配方式的模拟C语言——课程设计实习-创新互联
本文URL：http://mswzjz.cn/article/ieigj.html
所谓动态分区分配，就是指内存在初始时不会划分区域，而是会在进程装入时，根据所要装入的进程大小动态地对内存空间进行划分，以提高内存空间利用率，降低碎片的大小 动态分区分配算法有以下四种：
- 首次适应算法（First Fit）
空闲分区以地址递增的次序链接。分配内存时顺序查找，找到大小满足要求的第一个空闲分区就进行分配 - 邻近适应算法（Next Fit）
又称循环首次适应法，由首次适应法演变而成，不同之处是分配内存时从上一次查找结束的位置开始继续查找 - 最佳适应算法（Best Fit）
空闲分区按容量递增形成分区链，找到第一个能满足要求的空闲分区就进行分配 - 最坏适应算法（Next Fit）
又称大适应算法（Largest Fit），空闲分区以容量递减的次序链接，找到第一个能满足要求的空闲分区（也就是大的分区）就进行分配
- 用C语言实现采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。其中，空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间
- 假设初始状态如下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列；采用首次适应算法进行内存块的分配和回收，同时显示内存块分配和回收后空闲内存分区链的情况
- 假设初始状态如下，可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列；
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请采用循环首次适应算法进行内存块的分配和回收，同时显示内存块分配和回收后空闲内存分区链的情况。
- 算法思想：
将空闲分区链以地址递增的顺序连接；在进行内存分配时，从链首开始顺序查找，直到找到一块分区的大小可以满足需求时，按照该作业的大小，从该分区中分配出内存，将剩下的空闲分区仍然链在空闲分区链中 - 优点：高址部分的大的空闲分区得到保留，为大作业的内存分配创造了条件
- 缺点：（1）每次都是优先利用低址部分的空闲分区，造成低址部分产生大量的外碎片。（2）每次都是从低址部分查找，使得查找空闲分区的开销增大
将释放作业所在内存块的状态改为空闲状态，删除其作业名，设置为空。并判断该空闲块是否与其他空闲块相连，若释放的内存空间与空闲块相连时，则合并为同一个空闲块，同时修改分区大小及起始地址
设计过程我们以空闲分区链为例来说明采用FF算法时的分配情况，FF算法要求空闲分区链以地址递增的次序链接
- 在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小能满足要求的空闲分区为止
- 然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲链中
- 若从链首直至链尾都不能找到一个能满足要求的分区，则此次内存分配失败，返回
了解动态分区分配中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。采用首次适应算法的动态分区分配过程alloc()和回收过程free()。空闲分区通过空闲分区链表来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间，即每次分配内存空间是总是从低址部分开始进行循环，找到第一个合适的空间，便按作业所需分配的大小分配给作业。 作业完成时，需要释放作业所占空间，此时要考虑到四种情况：
- 回收区与插入点的前一个空闲分区相邻接。此时将二者合并，修改前一分区的大小。
- 回收区与插入点的后一空闲分区相邻接，将二者合并，用回收区的首址作为新空闲区的首址。
- 回收区同时与插入点的前后两个空闲分区相邻接，三者合并，使用前一空闲分区的表项和首址。
- 回收区单独存在。
菜单
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void initNode(struct nodespace *p)
创建一个双链表存储信息void myMalloc1(int teskid,int size,struct nodespace *node)
申请空间函数void myFree(int teskid,struct nodespace *node)
释放空间函数void printNode(struct nodespace *node)
打印输出节点存储信息了，即内存申请剩余情况void destory(struct nodespace *node)
退出程序并销毁清空节点void menu()
主菜单，提示用户进行相应的操作
#include#includestruct nodespace{int teskid; // 作业号
int begin; // 开始地址
int size; // 大小
int status; // 状态 0代表占用，1代表空闲
struct nodespace *next; // 后指针
};
void initNode(struct nodespace *p){if(p == NULL){//如果为空则新创建一个
p = (struct nodespace*)malloc(sizeof(struct nodespace));
}
p->teskid = -1;
p->begin = 0;
p->size = 640;
p->status = 1;
p->next =NULL;
}
void myMalloc1(int teskid,int size,struct nodespace *node){while(node != NULL){if(node->status == 1){//空闲的空间
if(node->size >size){//当需求小于剩余空间充足的情况
//分配后剩余的空间
struct nodespace *p = (struct nodespace*)malloc(sizeof(struct nodespace));
p->begin = node->begin + size;
p->size = node->size - size;
p->status = 1;
p->teskid = -1;
//分配的空间
node->teskid = teskid;
node->size = size;
node->status = 0;
//改变节点的连接
p->next = node->next;
node->next = p;
printf("==================================分配内存成功！==================================\n");
break;
}else if(node->size == size){//需求空间和空闲空间大小相等时
node->teskid = teskid;
node->size = size;
node->status = 0;
printf("==================================分配内存成功！==================================\n");
break;
}
}
if(node->next == NULL){ printf("===============================分配失败，没有足够的空间！=============================\n");
break;
}
node = node->next;
}
}
void myFree(int teskid,struct nodespace *node){if(node->next == NULL && node->teskid == -1){printf("================================您还没有分配任何作业！================================\n");
}
while(node != NULL){if(node->status == 1 && node->next->status ==0 && node->next->teskid == teskid){
struct nodespace *q = node->next;
node->next = node->next->next;
free(q);
printf("==================================释放内存成功！==================================\n");
if(node->next->status == 1){//下一个空间是空闲空间时
node->size = node->size + node->next->size;
struct nodespace *q = node->next;
node->next = node->next->next;
free(q);
printf("==================================释放内存成功！==================================\n");
}
break;
}else if(node->status == 0 && node->teskid == teskid){//释放空间和空闲空间不连续时
node->status = 1;
node->teskid = -1;
if(node->next != NULL && node->next->status == 1){//下一个空间是空闲空间时
node->size = node->size + node->next->size;
struct nodespace *q = node->next;
node->next = node->next->next;
free(q);
}
printf("==================================释放内存成功！==================================\n");
break;
}else if(node->next == NULL){//作业号不匹配时
printf("==================================没有此作业！！==================================\n");
break;
}
node = node->next;
}
}
void printNode(struct nodespace *node){printf(" 内存情况 \n");
printf(" -------------------------------------------------------\n");
printf("| 起始地址\t结束地址\t大小\t状态\t作业号\t|\n");
while(node != NULL){if(node->status==1){ printf("| %d\t\t%d\t\t%dKB\tfree\t 无\t|\n", node->begin + 1, node->begin+node->size, node->size);
}else{ printf("| %d\t\t%d\t\t%dKB\tbusy\t %d\t|\n", node->begin + 1, node->begin+node->size, node->size, node->teskid);
}
node = node->next;
}
printf(" -------------------------------------------------------\n");
}
void destory(struct nodespace *node){struct nodespace *q = node;
while(node != NULL){node = node->next;
free(q);
q = node;
}
}
void menu(){printf("\n");
printf("\t\t\t\t ╭═════════════════════════════════○●○●═══╮\n");
printf("\t\t\t\t │ 首次适应算法的动态分区分配方式模拟 │\n");
printf("\t\t\t\t ╰═══○●○●═════════════════════════════════╯\n");
printf("\t\t\t\t ┌───────────────────────────────────────────-┐\n");
printf("\t\t\t\t │ │\n");
printf("\t\t\t\t │ 1. 申请内存 │\n");
printf("\t\t\t\t │ │\n");
printf("\t\t\t\t │ 2. 回收内存 │\n");
printf("\t\t\t\t │ │\n");
printf("\t\t\t\t │ 3. 查看内存情况 │\n");
printf("\t\t\t\t │ │\n");
printf("\t\t\t\t │ 4. 退出 │\n");
printf("\t\t\t\t │ │\n");
printf("\t\t\t\t └────────────────────────────────────────────┘\n");
printf("\t\t\t\t\t\t 请您选择(1-4):\t");
}
int main(){// node为整个空间
system("color 0f");
//system("mode con cols=120 lines=50");
struct nodespace *init = (struct nodespace*)malloc(sizeof(struct nodespace));
struct nodespace *node = NULL;
initNode(init); //初始化主链
node = init; //指向链表头
int option;
int teskid;
int size;
while(1){menu(); //打印想要进行的操作
scanf("%d",&option);
if(option == 1){ printf("请输入作业号；");
scanf("%d",&teskid);
printf("此作业申请的空间大小(KB):");
scanf("%d",&size);
myMalloc1(teskid,size,node);
printf("\n");
printNode(node);
}else if(option == 2){ printf("请输入作业号:");
scanf("%d",&teskid);
myFree(teskid,node);
printf("\n");
printNode(node);
}else if(option == 3){ printNode(node);
}else if(option == 4){ destory(node);
initNode(init);
node = init;
break;
}else{ printf("===========================您的输入有误，请重新输入！============================\n");
continue;
}
}
return 0;
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