计算机操作系统之页面置换算法课程设计（python实现，可运行有界面程序exe）

（前言：这是本人19年12月份完成的计算机操作系统课程报告，也是第一次用python实现有界面应用程序，虽然还很low，但是于我而言意义重大，特写下此文纪念。这也是我第一次写博客，有不足之处多多指教。）

一、课程设计的目的和意义

通过编写一个程序，模拟系统的存储器页面置换，来深入理解最佳置换算法（Optimal）、先进先出置换算法（FIFO）以及最近最久未使用算法（LRU）的基本原理。同时巩固编程基础，提高解决问题能力。

二、方案设计及开发过程

1. 页面置换算法的由来

为了能支持虚拟存储器功能，而增加了请求调页功能和页面置换功能。在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存，而需要把它们调入内存，但内存已无空闲空间时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据送到磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出，须根据一点过的算法来确定，这就是页面置换算法。

2. 页面置换算法介绍

本次课程设计主要介绍三种页面置换算法：OPT最佳置换算法、FIFO先进先出置换算法和LRU最近最久未使用置换算法。

(1).最佳置换算法（Optimal）

从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。

(2).先进先出置换算法（FIFO）

是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。

(3).最近最久未使用置换算法（LRU）

这种算法的基本思想是：利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法的实质是：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。 LRU性能较好，但需要寄存器和栈的硬件支持。

3. 算法流程图

(1) OPT页面置换算法流程图

（2）FIFO页面置换算法流程图

（3）LRU置换算法流程图

4. 编程思路

（1）最佳置换算法（Optimal）

1.定义一个OPT类，传入参数cin （string）和input_n（int），分别代表序列号和页表物理块数。
2.将cin切片分割得到序列号存入列表list_xuLie。
3.遍历list_xuLie中每一个页面[i]，判断[i]是否已在页表list_yeBiao中：若已在，则什么也不做，查找下一个；若不在，再判断页表是否已满：若未满，则将该页面添加至页表末；若已满，则在list_xuLie中查找[i]之后是否存在不再使用的页面：若存在，则将list_yeBiao中的该页面置换为[i]，若不存在，则在list_xuLie中查找[i]之后最久不使用的页面，并将该页面替换为[i]。
4.输出每一次遍历的list_yeBiao，和是否缺页。
5.输出总的缺页次数和缺页率。

（2）先进先出置换算法（FIFO）

1.定义一个FIFO类，传入参数cin （string）和input_n（int），分别代表序列号和页表物理块数。
2.将cin切片分割得到序列号存入列表list_xuLie。
3.遍历list_xuLie中每一个页面[i]，判断[i]是否已在页表list_yeBiao中：若已在，则pass；若不在，则判断页表是否已满：若未满，则将该页面添加至页表末；若已满，则将list_yeBiao中第一页删除，其他的页面前移，并将该页面添加至页表末。
4.输出每一次遍历的list_yeBiao，和是否缺页。
5.输出总的缺页次数和缺页率。

（3）最近最久未使用置换算法（LRU）

1.定义一个OPT类，传入参数cin （string）和input_n（int），分别代表序列号和页表物理块数。
2.将cin切片分割得到序列号存入列表list_xuLie。
3.遍历list_xuLie中每一个页面[i]，判断[i]是否已在页表list_yeBiao中：若已在，将该页面移到页表末；若不在，再判断页表是否已满：若未满，则将该页面添加至页表末；若已满，则删除list_xuLie中第一个页面，其他的页面前移，并将该页面添加至页表末。
4.输出每一次遍历的list_yeBiao，和是否缺页。
5.输出总的缺页次数和缺页率。

（4）制作界面及调用函数

1.利用python的一个扩展工具叫PyQt5设计界面。
2.界面中包含四个文本框：内存物理块数文本输入框、页面序列文本输入框、算法过程和结果文本展示框、算法介绍文本展示框；包含六个功能按钮：OPT算法按钮、FIFO算法按钮、LRU算法按钮、保存文件按钮、清空文件按钮、退出程序按钮；以及各标签。
3.Py UIC将得到的ui格式转换为pycharm打开的py格式。
4.Import 上述三个算法的py文件并调用，完善各按钮功能。

（5）完善程序

1.增加异常捕获机制，针对各种非法输入能够报错并保证程序的正常运行。
2.增加保存功能，可以将输入的和输出的以及算法名称保存到txt文件中。
3.增加清空功能，可以将输入和输出全部清空。
4.增加退出功能，点击直接退出程序。

三、调试记录与分析

1.打开程序界面

说明：刚打开程序，文本输入框和展示框均为空。

2.输入为空时

说明：当点击选择算法按钮时，总是显示算法介绍，但是当输入为空时，异常捕获实现提示先输入，保证程序继续正常运行。

3.非法输入时

说明：当点击选择算法按钮时，显示算法介绍，但是当输入非法时，异常捕获实现提示输入数字，并用空格隔开，保证程序继续正常运行。

4.正常输入时，点击OPT按钮

说明：当点击OPT按钮时，显示OPT算法介绍，异常捕获未发现异常时，调用OPT算法函数，将输出赋值给文本浏览框显示出来。

5.正常输入时，点击FIFO按钮

说明：当点击FIFO按钮时，显示FIFO算法介绍，异常捕获未发现异常时，调用FIFO算法函数，将输出赋值给文本浏览框显示出来。

6.正常输入时，点击LRU按钮

说明：当点击LRU按钮时，显示LRU算法介绍，异常捕获未发现异常时，调用LRU算法函数，将输出赋值给文本浏览框显示出来。

7.点击save保存按钮

说明：点击保存按钮，调用QFileDialog.getSaveFileNameh函数弹出窗口选择保存路径和保存的文件名。

说明：保存成功后，提示保存成功，显示文件名及保存路径。

说明：文件内容包括：输入的内存块数、页面序号、文本浏览框内的内容，以及算法名称。

8.点击clear清空按钮

说明：点击clear清空按钮实现清空所有输入及输出。

9.点击quit退出按钮

说明：点击quit退出按钮，调用系统的退出程序，等同于右上角的关闭按钮。

四、程序源代码及关键注释

（1）FIFO算法代码：FIFO.py

class FIFO(object):
    list_input = []  # 存放页面访问序列
    flag = True  # True表示缺页
    count = 0  # 计算缺页次数
    n = 0  # 页面数

    def __init__(self, cin, input_n):
        self.m = input_n
        self.cin = cin
        self.list_yeBiao = []  # 主存块中存在的页面号列表
        self.c_out = ""
        self.gg = False

    def getinfo(self):
        try:
            self.list_input = self.cin.split(' ')  # 存放页面访问次序的列表
            self.n = len(self.list_input)
            self.m = int(self.m)
            if self.m < 1:
                raise ValueError
            for j in range(len(self.list_input)):
                self.list_input[j] = int(self.list_input[j])
        except TypeError and ValueError:
            self.gg = True
        else:
            self.gg = False

    def compute(self):
        self.getinfo()
        if self.gg is False:
            for i in range(len(self.list_input)):
                if self.list_input[i] not in self.list_yeBiao:
                    self.flag = True  # True表示缺页
                    if len(self.list_yeBiao) < self.m:  # 如果list_yeBiao的长度还没到达m
                        self.list_yeBiao[len(self.list_yeBiao)::] = [self.list_input[i]]
                        # 就在其尾部添加i 也可以写成self.list_yeBiao.append(i)
                    else:  # 如果list_yeBiao的长度已经到达m了
                        self.list_yeBiao[0:len(self.list_yeBiao) - 1:] = self.list_yeBiao[1:len(self.list_yeBiao):]
                        # 从第二位起前移
                        self.list_yeBiao[len(self.list_yeBiao) - 1] = self.list_input[i]  # 把最后一个改为self.list_input[i]
                    self.count += 1  # 缺页计数+1
                else:  # 如果i在list_yeBiao中，即不缺页
                    self.flag = False  # 表示不缺页
                # print(self.list_yeBiao, '缺页了' if self.flag is True else '不缺页')
                if self.flag is True:
                    self.c_out += str("缺页了" + str(self.list_yeBiao) + '\n')
                else:
                    self.c_out += str("不缺页" + str(self.list_yeBiao) + '\n')
            # print('缺页次数为%d，缺页率为%f%%，页面置换次数为%d' % (self.count, self.count / self.n * 100, self.count - self.m))
            self.c_out += str('缺页次数为%d，缺页率为%f%%，页面置换次数为%d' % (self.count, self.count / self.n * 100, self.count - self.m))
        else:
            self.c_out = ('请输入数字，并用空格隔开,您输入的是：\n %s \n %s' % (self.m, self.cin))
        return self.c_out
# sss = "1 2 3 4 5 6 7 n 3 8 5 1 2 3 1 2 3 4 5"
# nini = FIFO(sss, 3).compute()
# print(nini)

(2)OPT算法代码：OPT_New.py

class OPT(object):
    flag = True  # True表示缺页
    count = 0  # 计算缺页次数
    n = 0  # 序列中总的页面数
    ma = 0   # list_xuLie[ma]是最久不用的页面
    s = 0  # 置换list_yeBiao[s]
    w = True


    def __init__(self, cin, input_n):
        self.m = input_n
        self.cin = cin
        self.list_xuLie = []    # 页面序列列表
        self.list_yeBiao = []  # 主存块中存在的页面号列表
        self.c_out = ""
        self.mutex = True
        self.gg = False


    def getinfo(self):
        try:
            self.list_xuLie = self.cin.split(' ')  # 存放页面访问次序的列表
            self.m = int(self.m)
            self.n = len(self.list_xuLie)
            if self.m < 1:
                raise ValueError
            for j in range(len(self.list_xuLie)):
                self.list_xuLie[j] = int(self.list_xuLie[j])
        except TypeError and ValueError:
            self.gg = True


        # print(self.list_xuLie, self.n)

    def compute(self):
        self.getinfo()
        if self.gg is True:
            self.c_out = ('请输入数字，并用空格隔开,您输入的是：\n %s \n %s' % (self.m, self.cin))
        else:
            for i in range(len(self.list_xuLie)):
                self.s = 0
                if self.list_xuLie[i] not in self.list_yeBiao:
                    self.flag = True  # True表示缺页
                    if len(self.list_yeBiao) < self.m:  # 如果list_yeBiao的长度还没到达m
                        self.list_yeBiao[len(self.list_yeBiao)::] = [self.list_xuLie[i]]  # 就在其尾部添加i 也可以写成self.list_yeBiao.append(i)

                    else:  # 如果list_yeBiao的长度已经到达m了
                        for t in range(self.m):  # 寻找剩余页面列表中没有出现的序号并替换
                            if self.list_yeBiao[t] not in self.list_xuLie[i:self.n]:
                                self.s = t
                                self.w = False
                                break  # 找到第一个符合的就替换，若没有break则是将最后一个替换
                        if self.w is True:
                            self.ma = 0
                            for t in range(self.m):  # 寻找剩余页面列表中最后出现的序号并替换
                                self.mutex = True
                                for y in range(i, len(self.list_xuLie)):
                                    if self.list_yeBiao[t] == self.list_xuLie[y]:
                                        self.mutex = False
                                        if y > self.ma:
                                            self.ma = y
                                            self.s = t
                                            break  # 找到首次出现的序列号就结束循环
                                        else:
                                            break  # 若没有则继续下个循环
                                    if not self.mutex:
                                        break

                        self.list_yeBiao[self.s] = self.list_xuLie[i]  # 将内存中的最久不使用的页面号替换
                    self.count += 1  # 缺页计数+1
                else:  # 如果i在list_yeBiao中，即不缺页
                    self.flag = False  # 表示不缺页
                # print(self.list_yeBiao, '缺页了' if self.flag is True else '不缺页')
                if self.flag is True:
                    self.c_out += str("缺页了" + str(self.list_yeBiao) + '\n')
                else:
                    self.c_out += str("不缺页" + str(self.list_yeBiao) + '\n')

            # print('缺页次数为%d，缺页率为%f%%，页面置换次数为%d' % (self.count, self.count / self.n * 100, self.count - self.m))
            self.c_out += str('缺页次数为%d，缺页率为%f%%，页面置换次数为%d' % (self.count, self.count / self.n * 100, self.count - self.m))
        return self.c_out
# sss = "1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 4 7 5 4 6 7"
# nini = OPT(sss, 5).compute()
# print(nini)

(3)LRU算法代码：LRU_New.py

class LRU(object):
    def __init__(self, cin, input_n):
        self.cin = cin
        self.m = input_n

    def compute(self):
        c_out = ""
        try:
            self.m = int(self.m)
            if self.m < 1:
                raise ValueError
            list_xuLie = self.cin.split(' ')  # 存放页面访问次序的列表
            for i in range(len(list_xuLie)):
                list_xuLie[i] = int(list_xuLie[i])
            list_yeBiao = []  # 列表list_yeBiao最多(在填满后不多不少)m个元素，用来实现LRU算法
            count = 0  # count用于计算缺页次数
            flag = True  # True表示缺页
            n = len(list_xuLie)
        except TypeError and ValueError:
            c_out = ('请输入数字，并用空格隔开,您输入的是：\n %s \n %s' % (self.m, self.cin))
        else:
            for i in list_xuLie:  # i从list_xuLie的第一个元素开始
                if i not in list_yeBiao:  # 如果i不在list_yeBiao中，即缺页
                    flag = True  # 表示缺页
                    if len(list_yeBiao) < self.m:  # 如果list_yeBiao的长度还没到达m
                        list_yeBiao[len(list_yeBiao)::] = [i]  # 就在其尾部添加i
                    else:  # 如果list_yeBiao的长度已经到达m了
                        list_yeBiao[0:self.m - 1:] = list_yeBiao[1:self.m:]
                        # 将list_yeBiao[1]到list_yeBiao[self.m-1]复制到list_yeBiao[0]到list_yeBiao[self.m-2]
                        list_yeBiao[self.m - 1::] = [i]  # 将i放入list_yeBiao[self.m-1]的位置
                    count += 1  # 缺页的，记录之
                else:  # 如果i在list_yeBiao中，即不缺页，将i转移到页表最后
                    flag = False  # 表示不缺页
                    list_yeBiao[list_yeBiao.index(i):len(list_yeBiao) - 1:] = list_yeBiao[list_yeBiao.index(i) + 1::]
                    # 将i之后的元素都复制到i开始向后的位置，并在最后留一个空位保证不改变list_yeBiao长度
                    list_yeBiao[len(list_yeBiao) - 1::] = [i]  # 将最后一个元素用i覆盖
                # print(list_yeBiao, "缺页了" if flag is True else "不缺页")
                if flag is True:
                    c_out += str("缺页了" + str(list_yeBiao) + '\n')
                else:
                    c_out += str("不缺页" + str(list_yeBiao) + '\n')
            # print("LRU算法结束，总的缺页次数为", count)
            c_out += str('缺页次数为%d，缺页率为%f%%，页面置换次数为%d' % (count, count / n * 100, count - self.m))
        finally:
            return c_out
# ssss = "1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 2 3"
# print(LRU(ssss, 5).compute())

(4)主界面程序代码：PRA_New.py

# -*- coding: utf-8 -*-

# Form implementation generated from reading ui file 'PRA.ui'
#
# Created by: PyQt5 UI code generator 5.13.0
#
# WARNING! All changes made in this file will be lost!


from PyQt5 import QtCore, QtGui, QtWidgets
import sys

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QFileDialog

import LRU_New, FIFO, OPT_New


class Ui_MainWindow(object):
    introduce_OPT = "最佳置换算法\n            Optimal\n     所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，" \
                    "或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。" \
                    "是一种理想的页面置换算法，但是因为无法预知未来，因此现实中无法实现。"
    introduce_LRU = "最近最久未使用置换算法\n        LRU(Least Recently Used)\n    当需要" \
                    "淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。 " \
                    "LRU性能较好，但需要寄存器和栈的硬件支持。"
    introduce_FIFO = "先进先出置换算法\n         FIFO(First In First Out)\n     当需要淘汰一个页面时，" \
                     "总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。" \
                     "其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。"


    def setupUi(self, MainWindow):
        MainWindow.setObjectName("MainWindow")
        MainWindow.resize(720, 591)
        self.centralwidget = QtWidgets.QWidget(MainWindow)
        self.centralwidget.setObjectName("centralwidget")
        self.widget = QtWidgets.QWidget(self.centralwidget)
        self.widget.setGeometry(QtCore.QRect(20, 0, 664, 532))
        self.widget.setObjectName("widget")
        self.horizontalLayout_5 = QtWidgets.QHBoxLayout(self.widget)
        self.horizontalLayout_5.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
        self.horizontalLayout_5.setObjectName("horizontalLayout_5")
        spacerItem = QtWidgets.QSpacerItem(40, 20, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding, QtWidgets.QSizePolicy.Minimum)
        self.horizontalLayout_5.addItem(spacerItem)
        self.verticalLayout_6 = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout_6.setObjectName("verticalLayout_6")
        spacerItem1 = QtWidgets.QSpacerItem(20, 40, QtWidgets.QSizePolicy.Minimum, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding)
        self.verticalLayout_6.addItem(spacerItem1)
        self.horizontalLayout_4 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        self.horizontalLayout_4.setObjectName("horizontalLayout_4")
        self.verticalLayout_2 = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout_2.setObjectName("verticalLayout_2")
        self.verticalLayout = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout.setObjectName("verticalLayout")
        self.horizontalLayout = QtWidgets.QHBoxLayout()
        self.horizontalLayout.setObjectName("horizontalLayout")
        self.label_1 = QtWidgets.QLabel(self.widget)
        self.label_1.setObjectName("label_1")
        self.horizontalLayout.addWidget(self.label_1)
        self.lineEdit_n = QtWidgets.QLineEdit(self.widget)
        self.lineEdit_n.setObjectName("lineEdit_n")
        self.horizontalLayout.addWidget(self.lineEdit_n)
        self.verticalLayout.addLayout(self.horizontalLayout)
        self.label_2 = QtWidgets.QLabel(self.widget)
        self.label_2.setObjectName("label_2")
        self.verticalLayout.addWidget(self.label_2)
        self.lineEdit_input = QtWidgets.QLineEdit(self.widget)
        self.lineEdit_input.setObjectName("lineEdit_input")
        self.verticalLayout.addWidget(self.lineEdit_input)
        self.verticalLayout_2.addLayout(self.verticalLayout)
        self.line = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.HLine)
        self.line.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line.setObjectName("line")
        self.verticalLayout_2.addWidget(self.line)
        self.textBrowser_print = QtWidgets.QTextBrowser(self.widget)
        self.textBrowser_print.setObjectName("textBrowser_print")
        self.verticalLayout_2.addWidget(self.textBrowser_print)
        self.horizontalLayout_4.addLayout(self.verticalLayout_2)
        self.line_6 = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line_6.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.VLine)
        self.line_6.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line_6.setObjectName("line_6")
        self.horizontalLayout_4.addWidget(self.line_6)
        self.verticalLayout_5 = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout_5.setObjectName("verticalLayout_5")
        self.textBrowser_introduce = QtWidgets.QTextBrowser(self.widget)
        self.textBrowser_introduce.setObjectName("textBrowser_introduce")
        self.verticalLayout_5.addWidget(self.textBrowser_introduce)
        self.line_4 = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line_4.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.HLine)
        self.line_4.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line_4.setObjectName("line_4")
        self.verticalLayout_5.addWidget(self.line_4)
        self.horizontalLayout_2 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        self.horizontalLayout_2.setObjectName("horizontalLayout_2")
        self.label = QtWidgets.QLabel(self.widget)
        self.label.setObjectName("label")
        self.horizontalLayout_2.addWidget(self.label)
        self.line_2 = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line_2.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.VLine)
        self.line_2.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line_2.setObjectName("line_2")
        self.horizontalLayout_2.addWidget(self.line_2)
        self.verticalLayout_4 = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout_4.setObjectName("verticalLayout_4")
        self.pushButton_OPT = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_OPT.setObjectName("pushButton_OPT")
        self.verticalLayout_4.addWidget(self.pushButton_OPT)
        self.pushButton_FIFO = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_FIFO.setObjectName("pushButton_FIFO")
        self.verticalLayout_4.addWidget(self.pushButton_FIFO)
        self.pushButton_LRU = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_LRU.setObjectName("pushButton_LRU")
        self.verticalLayout_4.addWidget(self.pushButton_LRU)
        self.horizontalLayout_2.addLayout(self.verticalLayout_4)
        self.verticalLayout_5.addLayout(self.horizontalLayout_2)
        self.line_5 = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line_5.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.HLine)
        self.line_5.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line_5.setObjectName("line_5")
        self.verticalLayout_5.addWidget(self.line_5)
        self.horizontalLayout_3 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        self.horizontalLayout_3.setObjectName("horizontalLayout_3")
        self.label_3 = QtWidgets.QLabel(self.widget)
        self.label_3.setObjectName("label_3")
        self.horizontalLayout_3.addWidget(self.label_3)
        self.line_3 = QtWidgets.QFrame(self.widget)
        self.line_3.setFrameShape(QtWidgets.QFrame.VLine)
        self.line_3.setFrameShadow(QtWidgets.QFrame.Sunken)
        self.line_3.setObjectName("line_3")
        self.horizontalLayout_3.addWidget(self.line_3)
        self.verticalLayout_3 = QtWidgets.QVBoxLayout()
        self.verticalLayout_3.setObjectName("verticalLayout_3")
        self.pushButton_save = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_save.setObjectName("pushButton_save")
        self.verticalLayout_3.addWidget(self.pushButton_save)
        self.pushButton_clear = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_clear.setObjectName("pushButton_clear")
        self.verticalLayout_3.addWidget(self.pushButton_clear)
        self.pushButton_quit = QtWidgets.QPushButton(self.widget)
        self.pushButton_quit.setObjectName("pushButton_quit")
        self.verticalLayout_3.addWidget(self.pushButton_quit)
        self.horizontalLayout_3.addLayout(self.verticalLayout_3)
        self.verticalLayout_5.addLayout(self.horizontalLayout_3)
        self.horizontalLayout_4.addLayout(self.verticalLayout_5)
        self.verticalLayout_6.addLayout(self.horizontalLayout_4)
        spacerItem2 = QtWidgets.QSpacerItem(20, 40, QtWidgets.QSizePolicy.Minimum, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding)
        self.verticalLayout_6.addItem(spacerItem2)
        self.horizontalLayout_5.addLayout(self.verticalLayout_6)
        spacerItem3 = QtWidgets.QSpacerItem(40, 20, QtWidgets.QSizePolicy.Expanding, QtWidgets.QSizePolicy.Minimum)
        self.horizontalLayout_5.addItem(spacerItem3)
        MainWindow.setCentralWidget(self.centralwidget)
        self.menubar = QtWidgets.QMenuBar(MainWindow)
        self.menubar.setGeometry(QtCore.QRect(0, 0, 720, 26))
        self.menubar.setObjectName("menubar")
        MainWindow.setMenuBar(self.menubar)
        self.statusbar = QtWidgets.QStatusBar(MainWindow)
        self.statusbar.setObjectName("statusbar")
        MainWindow.setStatusBar(self.statusbar)
        self.label_1.setBuddy(self.lineEdit_n)
        self.label_2.setBuddy(self.lineEdit_input)
        self.pushButton_OPT.clicked.connect(self.OPT_button)
        self.pushButton_FIFO.clicked.connect(self.FIFO_button)
        self.pushButton_LRU.clicked.connect(self.LRU_button)
        self.pushButton_save.clicked.connect(self.save_button)
        self.pushButton_clear.clicked.connect(self.clear_button)
        self.pushButton_quit.clicked.connect(self.quit_button)
        self.retranslateUi(MainWindow)
        QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(MainWindow)

    def retranslateUi(self, MainWindow):
        _translate = QtCore.QCoreApplication.translate
        MainWindow.setWindowTitle(_translate("MainWindow", "计算机操作系统之页面置换算法-计算机172-1530332103-王磊"))
        self.label_1.setText(_translate("MainWindow", "请输入内存块数"))
        self.label_2.setText(_translate("MainWindow", "请输入页面序号："))
        self.label.setText(_translate("MainWindow", "选择算法："))
        self.pushButton_OPT.setText(_translate("MainWindow", "OPT"))
        self.pushButton_FIFO.setText(_translate("MainWindow", "FIFO"))
        self.pushButton_LRU.setText(_translate("MainWindow", "LRU"))
        self.label_3.setText(_translate("MainWindow", "其他操作："))
        self.pushButton_save.setText(_translate("MainWindow", "save"))
        self.pushButton_clear.setText(_translate("MainWindow", "clear"))
        self.pushButton_quit.setText(_translate("MainWindow", "quit"))


    def OPT_button(self):
        try:
            self.textBrowser_print.clear()    # 清空显示框
            self.textBrowser_introduce.clear()    # 清空描述框
            input_text = self.lineEdit_input.text()    # 赋值输入页面序号
            input_n = self.lineEdit_n.text()    # 赋值输入的内存块数
            if len(input_text) == 0 or len(input_n) == 0:
                raise EmptyException_input
        except EmptyException_input as result:
            self.textBrowser_print.append(result.out)
        else:
            out_print = OPT_New.OPT(input_text, input_n).compute()    # 赋值输出
            self.textBrowser_print.append(out_print)    # 显示输出
        finally:
            self.textBrowser_print.append("end")
            self.textBrowser_introduce.append(self.introduce_OPT)    # 显示算法描述

    def FIFO_button(self):
        try:
            self.textBrowser_print.clear()    # 清空显示框
            self.textBrowser_introduce.clear()    # 清空描述框
            input_text = self.lineEdit_input.text()    # 赋值输入
            input_n = self.lineEdit_n.text()    # 赋值输入的内存块数
            if len(input_text) == 0 or len(input_n) == 0:
                raise EmptyException_input
        except EmptyException_input as result:
            self.textBrowser_print.append(result.out)
        else:
            out_print = FIFO.FIFO(input_text, input_n).compute()
            self.textBrowser_print.append(out_print)
        finally:
            self.textBrowser_print.append("end")
            self.textBrowser_introduce.append(self.introduce_FIFO)

    def LRU_button(self):
        try:
            self.textBrowser_print.clear()    # 清空显示框
            self.textBrowser_introduce.clear()    # 清空描述框
            input_text = self.lineEdit_input.text()    # 赋值输入
            input_n = self.lineEdit_n.text()    # 赋值输入的内存块数
            if len(input_text) == 0 or len(input_n) == 0:
                raise EmptyException_input
        except EmptyException_input as result:
            self.textBrowser_print.append(result.out)
        else:
            out_print = LRU_New.LRU(input_text, input_n).compute()
            self.textBrowser_print.append(out_print)
        finally:
            self.textBrowser_print.append("end")
            self.textBrowser_introduce.append(self.introduce_LRU)

    def save_button(self):
        try:    # 防止没有选择保存路径而导致程序中断
            filename, filter_ = QFileDialog.getSaveFileName(None, 'save file', filter='*.txt')
            with open(filename, 'w') as f:
                my_text = self.textBrowser_introduce.toPlainText()[0:12] + self.lineEdit_n.text() + '\n' + self.lineEdit_input.text() + '\n' + self.textBrowser_print.toPlainText()
                f.write(my_text)
        except Exception:
            pass
        else:
            self.textBrowser_print.append('保存成功\n文件保存在:\n%s' % filename)

    def clear_button(self):
        self.lineEdit_n.clear()
        self.lineEdit_input.clear()
        self.textBrowser_print.clear()
        self.textBrowser_introduce.clear()

    def quit_button(self):
        sys.exit(app.exec_())


class EmptyException_input(Exception):
    def __init__(self):
        self.out = "请先输入页表物理块号和页面访问序列号！！！"


if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    MainWindow = QMainWindow()
    ui = Ui_MainWindow()
    ui.setupUi(MainWindow)
    MainWindow.show()
    sys.exit(app.exec_())

五、总结

这是我用python实现的第一个有界面的应用程序，编程过程中遇到过很多问题，尤其是对于我这个刚入门python的小白来说，过程可以说是非常痛苦的。一开始，很多语法都要慢慢摸索，反复的试验，了解基本的数据结构及其用法，例如列表（list）、字典（dict）等是必须掌握的。一开始如何将输入的字符串切片，转换为int整型，存入列表；然后利用for 循环遍历，循环套循环，if语句判断也是一层套一层，脑袋都快炸了（可能是因为我的知道的python内嵌函数还是太少了所以这么麻烦）；到后面的怎么控制输出以及界面的制作。遇到的error不计其数，但是还是一步步通过查找资料不断学习并解决了这些问题。借这次机会，理解页面置换算法原理的同时，也很大程度提高了我的编程思维和技能，让我从中感受到了无穷的乐趣，总之，这次课程设计对我意义十分重大。