动态分区算法（头歌实验）第1关：首次适应算法。第2关：最佳适应算法。

news2025/7/21 4:18:49

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

题目：

第1关：首次适应算法

任务描述

     假设初始状态下可用的内存空间为55MB，并有如下的请求序列： 作业1申请15MB 作业2申请30MB 作业1释放15MB 作业3分配8MB 作业4分配6MB 作业2释放30MB 请采用首次适应算法进行内存块的分配和回收，并打印出空闲内存分区链的情况

相关知识

内存分配

    空闲分区链按地址递增的顺序链接。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。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。若从链首到链尾都找不到一个能满足要求的分区，则表明系统没有足够大的内存分配给该进程，内存分配失败返回。

内存回收

    当进程运行完毕释放内存时，系统根据回收区的首址，从空闲区链(表)中找到相应的插入点，此时可能出现以下四种情况之一：

(1) 回收区与插入点的前一个空闲分区F1相邻接，此时应将回收区与插入点的前一分区合并，不必为回收分区分配新表项，而只需修改其前一分区F1的大小。

(2) 回收分区与插入点的后一空闲分区F2相邻接，此时也可将两分区合并，形成新的空闲分区，但用回收区的首址作为新空闲区的首址，大小为两者之和。

(3) 回收区同时与插入点的前、后两个分区F1和F2邻接，此时将三个分区合并，使用F1的表项和F1的首址，取消F2的表项，大小为三者之和。

(4) 回收区前后没有空闲分区。这时应为回收区单独建立一个新表项，填写回收区的首址和大小，并根据其首址插入到空闲链中的适当位置

编程要求

    空闲分区采用带头结点的双向链表来管理，主函数、链表初始化函数和打印函数已实现，只需要补充首次适应算法分配内存的函数 first_fit以及内存回收的函数recycle()即可。

bool first_fit(int id,int m_size)//使用首次适应算法给作业分配内存，id为作业号，m_size为作业大小 void recycle(int id)//回收内存,id为释放内存的作业号

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
const int Max_length=55;//最大内存
struct areaNode//管理分区的结构体
{
    int ID;//分区号 
    int size;//分区大小 
    int address;//分区地址 
    int flag;//使用状态，0为未占用，1为已占用
};
typedef struct DuNode//双向链表结点
{
  struct areaNode data;//数据域 
  struct DuNode *prior;//指针域 
  struct DuNode *next;
}*DuLinkList;
DuLinkList m_head = new DuNode, m_last = new DuNode;//双向链表首尾指针
void init()//分区链表初始化
{
  m_head->prior = NULL;
  m_head->next = m_last;
  m_last->prior = m_head;
  m_last->next = NULL;
  m_head->data.size = 0;
  m_last->data.address = 0;
  m_last->data.size = Max_length;
  m_last->data.ID = 0;
  m_last->data.flag = 0;
}
void show()
{
  DuNode *p = m_head->next;//指向空闲区队列的首地址 
  printf("+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n");
  while (p)
  {
    printf("分区号：");
 if (p->data.ID == 0)
   printf("FREE\n");
 else
   printf("%d\n",p->data.ID);
 printf("分区起始地址：%d\n",p->data.address);
 printf("分区大小：%d\n",p->data.size);
 printf("分区状态：");
 if (p->data.flag)
   printf("已被占用\n");
 else
   printf("空闲\n");
 printf("——————————————————\n");
 p = p->next;
  }
}
bool first_fit(int id,int m_size)//首次适应算法,id为作业号，m_size为作业大小 
{
     //请补充使用首次适应算法给作业分配内存的函数代码
    DuLinkList p = m_head;
    while(p != m_last) {
        DuLinkList n = p->next;
        if(!n->data.flag && n->data.size >= m_size) {
            DuLinkList t = new DuNode();
            t->data.ID = id;
            t->data.size = m_size;
            t->data.address = n->data.address;
            t->data.flag = 1;
            n->data.address += m_size;
            n->data.size -= m_size;
            t->prior = p;
            t->next = n;
            p->next = t;
            n->prior = t;
        }
        p = n;
    }
}
void recycle(int id)//回收内存,id为释放内存的作业号 
{
    DuLinkList p = m_head;
    while(p != m_last) {
        DuLinkList n = p->next;
        if(n->data.ID == id) {
            p->next = n->next;
            n->next->prior = p;
            n->next->data.address -= n->data.size;
            m_last->data.size += n->data.size;
            delete n;
            n = n->next;
        }
        if(n != m_last)
            n->next->data.address = n->data.address + n->data.size;
        p = n;
    }
}
int main()
{
 init();
    printf("首次适应算法：\n");
 first_fit(1,15);
 first_fit(2,30);
 recycle(1);
 first_fit(3,8);
 first_fit(4,6);
 recycle(2);
 show();
 DuNode *p = m_head;
 while(p != NULL)
 {
  DuNode *temp =  p;
  p = p->next;
  delete(temp);
  temp = NULL;
 }
 return 0;
}

效果截图：

第2关：最佳适应算法

     假设初始状态下可用的内存空间为55MB，并有如下的请求序列： 作业1申请15MB 作业2申请30MB 作业1释放15MB 作业3分配8MB 作业4分配6MB 作业2释放30MB 请采用最佳适应算法进行内存块的分配和回收，并打印出空闲内存分区链的情况

编程要求

    空闲分区采用带头结点的双向链表来管理，主函数、链表初始化函数和打印函数已实现，只需要补充最佳适应算法分配内存的函数 best_fit以及内存回收的函数recycle()即可。

bool best_fit(int id,int m_size)//使用最佳适应算法给作业分配内存，id为作业号，m_size为作业大小 void recycle(int id)//回收内存,id为释放内存的作业号

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
const int Max_length=55;//最大内存
struct areaNode//管理分区的结构体
{
    int ID;//分区号 
    int size;//分区大小 
    int address;//分区地址 
    int flag;//使用状态，0为未占用，1为已占用
};
typedef struct DuNode//双向链表结点
{
  struct areaNode data;//数据域 
  struct DuNode *prior;//指针域 
  struct DuNode *next;
}*DuLinkList;
DuLinkList m_head = new DuNode, m_last = new DuNode;//双向链表首尾指针
void init()//分区链表初始化
{
  m_head->prior = NULL;
  m_head->next = m_last;
  m_last->prior = m_head;
  m_last->next = NULL;
  m_head->data.size = 0;
  m_last->data.address = 0;
  m_last->data.size = Max_length;
  m_last->data.ID = 0;
  m_last->data.flag = 0;
}
void show()
{
  DuNode *p = m_head->next;//指向空闲区队列的首地址 
  printf("+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n");
  while (p)
  {
    printf("分区号：");
 if (p->data.ID == 0)
   printf("FREE\n");
 else
   printf("%d\n",p->data.ID);
 printf("分区起始地址：%d\n",p->data.address);
 printf("分区大小：%d\n",p->data.size);
 printf("分区状态：");
 if (p->data.flag)
   printf("已被占用\n");
 else
   printf("空闲\n");
 printf("——————————————————\n");
 p = p->next;
  }
}
bool best_fit(int id, int m_size)//最佳适应算法，其中需要查找最佳的存放位置
{
      //请补充使用最佳适应算法给作业分配内存的函数代码
    DuLinkList p = m_head;
    DuLinkList t = nullptr;
    while(p != m_last) {
        DuLinkList n = p->next;
        if(!n->data.flag && n->data.size >= m_size) {
            if(t == nullptr || t->data.size > n->data.size){
                t = n;
            }
        }
        p = n;
    }
    if(t == nullptr)
        return false;
    if(t->data.size == m_size) {
        t->data.flag = 1;
        t->data.ID = id;
    }
    else {
        DuLinkList t2 = new DuNode();
        t2->next = t;
        t2->prior = t->prior;
        t->prior->next = t2;
        t->prior = t2;
        t2->data.ID = id;
        t2->data.flag = 1;
        t2->data.address = t->data.address;
        t->data.address += m_size;
        t2->data.size = m_size;
        t->data.size -= m_size;
    }
    return true;
}
void recycle(int id)//回收内存,id为释放内存的作业号 
{
     //请补充回收作业内存的函数代码
    DuLinkList p = m_head;
    DuLinkList n = nullptr;
    while(p != m_last) {
        n = p->next;
        if(n->data.ID == id) {
            break;
        }
        p = n;
    }
    if(n == nullptr || n == m_last)
        return;
    n->data.flag = 0;
    n->data.ID = 0;
    DuLinkList np = n->prior;
    DuLinkList nn = n->next;
    if(np != m_head && np->data.flag == 0) {
        np->prior->next = n;
        n->prior = np->prior->next;
        n->data.address = np->data.address;
        n->data.size += np->data.size;
        delete np;
    }
    if((nn != nullptr || nn != m_last) && nn->data.flag == 0) {
        nn->next->prior = n;
        n->next = nn->next->prior;
        n->data.size += nn->data.size;
        delete nn;
    }
}
int main()
{
 init();
    //最佳适应算法
 printf("最佳适应算法：\n");
 init();
 best_fit(1,15);
 best_fit(2,30);
 recycle(1);
 best_fit(3,8);
 best_fit(4,6);
 recycle(2);
 show();
 DuNode *p = m_head;
 while(p != NULL)
 {
  DuNode *temp =  p;
  p = p->next;
  delete(temp);
  temp = NULL;
 }
 return 0;
}

效果截图：

总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了动态分区算法（头歌实验）第1关：首次适应算法。第2关：最佳适应算法。

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