采用首次适应算法实现动态分区分配过程的模拟

实验名称：

采用首次适应算法实现动态分区分配过程的模拟

实验要求：

用C语言编程，实现采用首次适应算法的动态分区分配过程。
实验内容：
（1）空闲分区通过空闲分区链来管理；进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。
（2）假设初始状态下可用的内存空间为640KB，并有下列的请求序列：
作业1申请130KB
作业2申请60KB
作业3申请100KB
作业2释放60KB
作业4申请200KB
作业3释放100KB
作业1释放130KB
作业5申请140KB
作业6申请60KB
作业7申请50KB
作业6释放60KB

采用首次适应算法进行内存块的分配，要求每次分配后显示出空闲内存分区链的情况。

任务分析

根据首次适应算法的特点和实验要求，本程序采用双向链表作为主要数据结构，每块分区作为链表上的一个结点。创建一个结构体来表示结点，分区起始地址、分区长度、作业号、分区是否分配等作为结构体的属性。在此我们约定作业号为正数。如果分区已分配，则作业号即表示真正的作业号；否则作业号为-1，来表示空闲分区。只有空闲分区可以拿来分配，已分配的分区不能再分配。

程序流程图

程序流程图

程序源代码

#include 
#include 

enum isAllocated{yes, no};      // 是否分配

typedef struct Node {
    int id;                     // 作业号（如果是未分配的空闲分区，则为-1）
    int start;                  // 起始地址
    int length;                 // 大小
    enum isAllocated isallocated;   // 是否分配
    struct Node* next;          // 指向后面的Node
    struct Node* prev;          // 指向前面的Node
}Node;

Node* head;                     // 链表的头指针

// 打印菜单
void printMenu() {
    
    printf("\n1. 申请内存\n");
    printf("2. 释放内存\n");
    printf("0. 退出\n");
    printf("请选择：");
}

// 初始化（新建一个和内存相同大小的空闲结点）
void init(int capacity) {
    Node* p = (Node*)malloc(sizeof(Node));      // 给新结点开辟空间
    p->id = -1;
    p->start = 0;
    p->length = capacity;
    p->isallocated = no;
    p->prev = NULL;
    p->next = NULL;

    head = p;
}

// 打印空闲分区
void printSpare() {
    Node* p = head;
    printf("空闲分区如下：\n起始地址\t长度\n---------------------\n");
    while (p != NULL) {
        if (p->isallocated == no) {
            printf("%d\t\t%d\n", p->start, p->length);
        }
        p = p->next;
    }
}

// 申请内存
void getMemory() {
    int id, size;
    Node* p;
    printf("请输入作业号和要申请的内存大小:");
    scanf("%d%d", &id, &size);

    p = head;
    while (p != NULL) {
        // 当找到一块长度大于所需空间的空闲分区时
        if (p->isallocated == no && p->length > size) {
            // 首先新建一个结点
            Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
            newNode->id = id;
            newNode->length = size;         // 新结点的长度即所需空间的大小
            newNode->isallocated = yes;
            newNode->start = p->start;      // 新结点的起始地址即空闲分区的起始地址
            p->start += size;               // 空闲分区的起始地址修改为新结点的末尾
            p->length -= size;              // 空闲分区的长度做相应的修改
            // 判断这块空闲分区是不是第一块分区
            if (p != head) {
                newNode->prev = p->prev;
                p->prev->next = newNode;
                newNode->next = p;
                p->prev = newNode;
            }
            else {
                newNode->prev = NULL;
                newNode->next = p;
                p->prev = newNode;
                head = newNode;
            }
            break;
        }   // 当找到一块长度恰好等于所需空间的空闲分区时
        else if (p->isallocated == no && p->length == size) {
            p->id = id;             // 直接修改作业号
            p->isallocated = yes;
            break;
        }
        p = p->next;
    }

    if (p == NULL) {
        printf("没有足够的内存可以分配了!\n");
    }
}

// 释放内存
void returnMemory() {
    int id;
    Node* p;
    printf("请输入要释放内存的作业号:");
    scanf("%d", &id);

    p = head;
    while (p != NULL) {
        // 根据作业号查找要释放的作业
        if (p->id == id) {
            p->id = -1;
            p->isallocated = no;
            // 如果此作业前面还有空闲分区，则与之合并
            if (p->prev != NULL && p->prev->isallocated == no) {
                p->start = p->prev->start;
                p->length += p->prev->length;
                p->prev = p->prev->prev;
                p->prev->next = p;
            }
            // 如果此作业后面还有空闲分区，则与之合并
            if (p->next != NULL && p->next->isallocated == no) {
                p->length += p->next->length;
                p->next = p->next->next;
                p->next->prev = p;
            }
            break;
        }
        p = p->next;
    }

    if (p == NULL) {
        printf("您输入的作业号不存在!\n");
    }
}

int main() {
    int option;         // 用户选择的选项
    int capacity;       // 内存容量

    printf("请先输入内存的容量：");
    scanf("%d", &capacity);
    init(capacity);     // 根据内存容量进行初始化
    printSpare();

    while (1) {
        printMenu();            // 打印菜单
        scanf("%d", &option);   // 输入选项
        switch (option)         // 判断选项
        {
        case 1:
            getMemory();        // 申请内存
            break;
        case 2:
            returnMemory();     // 释放内存
            break;
        case 0:                 // 退出
            return 0;
        default:
            break;
        }
        printSpare();       // 打印空闲分区
    }
    return 0;
}

运行结果

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