Python实现动态分区算法（首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法）
一、算法思想
- 分区的个数和大小不是固定不变的，而是可变的，随装入的作业动态划分，且不会产生内部碎片。
- 外部碎片：就是一些比较小的空闲分区，由于分区的大小太小，不能容纳作业，因而不能被分配，造成分区的浪费。
- 首次适应算法：在分配内存时，从链首开始顺序查找，直到找到一个大小能满足要求的空闲分区为止。然后按照作业的大小，从该分区中划出一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍保存在空闲链中。
- 循环首次适应算法：循环首次适应算法，不再是每次都要从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找，直到找到一个能满足要求的空闲分区，然后划出一块与请求的大小相等的内存空间分配给作业。
- 最佳适应算法：首先将所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序，排成一个空闲分区链。这样，第一次找到的、能满足要求的空闲分区，必然是最佳的。
- 最坏适应算法：将虽有的空闲分区按容量以从大到小的顺序，排成一个空闲分区链。查找时，只看第一个分区是否能满足要求，同时避免了产生过多难以利用的碎片。
二、分区内存回收思想：
分区分配中的内存回收有四种情况：回收区与插入点的前一个空闲分区相邻接，此时应将回收区与插入点的前一个空闲分区合并，不必为回收分区分配新表项，而只需修改其前一分区的大小；回收区与插入点的后一个空闲分区相邻接，此时应将回收区与插入点的后一个空闲分区合并，需将回收区的起始地址作为新空闲区的起始地址，分区大小为两者之和；回收区同时与插入点的前、后两个分区邻接，此时将三个分区合并，使用插入点前的空闲分区的表项和起始地址，将插入点后的空闲分区表项取消，分区大小为三者之和；回收区既不与前分区相邻接，也不与后分区相邻接，此时应为回收区单独新建一个表项，填写回收区起始地址和大小。
三、代码实现：
1.text_fit.py：提示用户选择即将进行的操作，提示用户选择操作：1表示添加分区；2表示打印输出现有的分区表；3选择要使用的动态分区分配算法；4表示将某作业的空间回收；0表示退出该系统。
import text_fit_function
while(True):
text_fit_function.show_menu()
action_str = input("请输入要选择的操作：")
# 123 表示对分区表的各种操作
if action_str in ["1", "2", "3", "4"]:
if action_str == "1":
# 新增一个分区
text_fit_function.new_area()
continue
elif action_str == "2":
# 打印分区表
text_fit_function.show_area()
continue
elif action_str == '3':
text_fit_function.function_choice_menu()
function_choice = input("请输入要选择的动态分区分配算法：")
if function_choice in ["1", "2", "3", "4"]:
if function_choice == "1":
# 使用的是 首次适应算法
text_fit_function.function_FF()
continue
elif function_choice == '2':
# 使用的是 循环首次适应算法
text_fit_function.function_NF()
continue
elif function_choice == '3':
# 使用 最佳适应算法
text_fit_function.function_BF()
continue
else:
# 使用 最坏适应算法
text_fit_function.function_WF()
continue
elif action_str == '4':
# 将某进程的内存回收
text_fit_function.free_area()
continue
else:
print("输入错误，请重新输入")
continue
# 0 表示退出系统
elif action_str == "0":
print("已退出，欢迎下次使用！！")
break
else:
print("输入错误，请重新输入！")2.text_fit_function.py文件中书写各函数，包括系统菜单show_menu()、添加分区函数new_area()、输出分区表函数show_area()、首次适应算法function_FF()、循环首次适应算法function_NF()、最佳适应算法function_BF()、最坏适应算法function_WF()、回收某进程算法free_area()。
# 数据结构的确定 ： 每个分区的信息用字典存储，再用列表存储各个分区
area_list = []
def show_menu():
# 功能菜单：
print("~" * 50)
print("欢迎使用【动态分区分配算法展示系统】 [V 1.0]")
print("1. 新增分区；\n2. 打印所有分区；\n3. 选择使用的动态分区分配算法；\n4. 分区回收\n0. 退出系统;")
print("~" * 50)
def new_area():
# 新增一个分区
print("-" * 50)
# > 1 提示用户输入分区相关信息
while True:
area_size = input("请输入分区大小：")
if area_size != "":
break
else:
print("输入不能为空!")
while True:
area_begin = input("请输入分区起始地址：")
if area_begin != "":
break
else:
print("输入不能为空!")
while True:
area_status = input("请输入分区状态(0表示空闲 1表示已分配)：")
if area_status == '0' or area_status == '1':
break
else:
print("输入不合法!")
# 2. 将分区信息放入一个字典
area_dict = {
'area_size': area_size,
'area_begin': area_begin,
'area_status': area_status,
}
# 3. 将字典存储到area_list 列表中
area_list.append(area_dict)
# 4. 提示用户增加分区信息成功！
print("新建分区信息成功!")
def show_area():
# 显示分区表
print("-" * 50)
# 将 area_list 按起始地址进行排序
area_list.sort(reverse=False, key=lambda s: (s["area_begin"]))
if len(area_list) == 0:
print("当前没有任何分区，请先添加新的分区！")
return
# > 1 将area_list中的所有分区输出,遍历list即可
# 打印数据
index = 0 # 序号
print("空闲分区表：")
print("-" * 50)
for i in range(len(area_list)):
if area_list[i]['area_status'] == '0':
index+= 1
print("分区号:%s 分区大小:%s 分区起始地址:%s 分区状态:%s" %
(index, area_list[i]["area_size"], area_list[i]["area_begin"], area_list[i]["area_status"]))
print("-" * 50)
index = 0
print("分区使用表：")
print("-" * 50)
for i in range(len(area_list)):
if area_list[i]['area_status'] == '1':
index += 1
print("作业号:%s 分区大小:%s 分区起始地址:%s 分区状态:%s" %
(index, area_list[i]["area_size"], area_list[i]["area_begin"], area_list[i]["area_status"]))
print("-" * 50)
def function_choice_menu():
# 选择动态分区算法
print("~" * 50)
print("【动态分区分配算法展示系统】 [V 1.0]\n")
print("请选择要使用的动态分区分配算法：\n1. 首次适应算法；\n2. 循环首次适应算法；\n3. 最佳适应算法；\n4. 最坏适应算法；\n")
print("~" * 50)
def function_FF():
# 首次适应算法
input_list = map(int, input("输入新作业的大小(中间用空格分隔)：").split()) # 输入多个作业的大小
for new_size in input_list: # 拿到每一个输入的作业 new_size
for item in area_list:
if item["area_status"] == '0': # 某分区是否空闲
if new_size <= int(item["area_size"]): # 分区大小是否可以容纳新作业
new_area = { # 在分区表中新建一个，标识为已分配的分区
'area_name': "作业",
'area_size': new_size,
'area_begin': item["area_begin"],
'area_status': '1',
}
# 对被使用的空白分区进行操作
item["area_size"] = str(int(item["area_size"]) - new_size)
item["area_begin"] = str(int(item["area_begin"]) + new_size)
area_list.append(new_area) # 将新分区加入分区表
item = 0 # 表示下一次依旧从第一项开始查找
break
show_area()
def function_NF():
# 循环首次适应算法
input_list = map(int, input("输入新作业的大小(中间用空格分隔)：").split()) # 输入多个作业的大小
for new_size in input_list: # 拿到每一个输入的作业 new_size
for item in area_list:
if item["area_status"] == '0': # 某分区是否空闲
if new_size <= int(item["area_size"]): # 分区大小是否可以容纳新作业
new_area = { # 在分区表中新建一个，标识为已分配的分区
'area_name': "作业",
'area_size': new_size,
'area_begin': item["area_begin"],
'area_status': '1',
}
# 对被使用的空白分区进行操作
item["area_size"] = str(int(item["area_size"]) - new_size)
item["area_begin"] = str(int(item["area_begin"]) + new_size)
area_list.append(new_area) # 将新分区加入分区表
break
show_area()
def function_BF(): # 最佳适应算法
input_list = map(int, input("输入新作业的大小(中间用空格分隔)：").split()) # 输入多个作业的大小
for new_size in input_list: # 拿到每一个输入的作业 new_size
# 使用冒泡排序，将空闲分区按容量 从小到大排序
for i in range( len(area_list) - 1 ): # 将空闲分区重新排序
for j in range( len(area_list) - i - 1 ):
if area_list[j]["area_status"] == '0' and area_list[j + 1]["area_status"] == '0':
if area_list[j]["area_size"] > area_list[j + 1]["area_size"]:
area_list[j], area_list[j + 1] = area_list[j + 1], area_list[j]
for item in area_list:
if item["area_status"] == '0': # 某分区是否空闲
if new_size <= int(item["area_size"]): # 分区大小是否可以容纳新作业
new_area = { # 在分区表中新建一个，标识为已分配的分区
'area_name': "作业",
'area_size': new_size,
'area_begin': item["area_begin"],
'area_status': '1',
}
# 对被使用的空白分区进行操作
item["area_size"] = str(int(item["area_size"]) - new_size)
item["area_begin"] = str(int(item["area_begin"]) + new_size)
area_list.append(new_area) # 将新分区加入分区表
item = 0 # 表示下一次依旧从第一项开始查找
break
show_area()
def function_WF(): # 最坏适应算法
input_list = map(int, input("输入新作业的大小(中间用空格分隔)：").split()) # 输入多个作业的大小
for new_size in input_list: # 拿到每一个输入的作业 new_size
# 使用冒泡排序，将空闲分区按容量 从小到大排序
for i in range( len(area_list) - 1 ): # 将空闲分区重新排序
for j in range( len(area_list) - i - 1 ):
if area_list[j]["area_status"] == '0' and area_list[j + 1]["area_status"] == '0':
if area_list[j]["area_size"] < area_list[j + 1]["area_size"]:
area_list[j], area_list[j + 1] = area_list[j + 1], area_list[j]
for item in area_list:
if item["area_status"] == '0': # 某分区是否空闲
if new_size <= int(item["area_size"]): # 分区大小是否可以容纳新作业
new_area = { # 在分区表中新建一个，标识为已分配的分区
'area_name': "作业",
'area_size': new_size,
'area_begin': item["area_begin"],
'area_status': '1',
}
# 对被使用的空白分区进行操作
item["area_size"] = str(int(item["area_size"]) - new_size)
item["area_begin"] = str(int(item["area_begin"]) + new_size)
area_list.append(new_area) # 将新分区加入分区表
item = 0 # 表示下一次依旧从第一项开始查找
break
show_area()
def free_area():
# 释放作业
index = 0 # 表示作业的序号
choice = int(input("即将释放内存的作业号："))
if choice == '':
print("输入不能为空")
return
for i in range(len(area_list)): # 找到某个要释放的作业
if area_list[i]["area_status"] == '1':
index += 1
if choice == index: # 找到那个作业了，序号就是 i
area_list[i]["area_status"] = '0'
if i == 0: # 这个作业位于分区列表的首位，前面没有其他分区
if area_list[i + 1]["area_status"] == '0': # 判断是否与后面的可用分区相连
area_list[i]["area_size"] = int(area_list[i]["area_size"]) + int(area_list[i + 1]["area_size"])
area_list.remove(area_list[i + 1])
break
else: # 位于首位，且不与后面的空表分区相连
break
else: # 该分区序号不为 1
if area_list[i - 1]["area_status"] == '0':
# 不是第一个表目且与前一个可用表区相邻，将两者合并为一个空闲分区
area_list[i - 1]["area_size"] = int(area_list[i - 1]["area_size"]) + int(area_list[i]["area_size"])
area_list.remove(area_list[i]) # 将这个已释放的作业区删除
if i < len(area_list): # 分区已经与前面相连 判断是否是最后一个分区
if area_list[i]["area_status"] == '0': # 判断是否与后面的可用分区相连
area_list[i - 1]["area_size"] = int(area_list[i - 1]["area_size"]) + int(area_list[i]["area_size"])
area_list.remove(area_list[i])
break
else: # 后面连接不上
break
else: # 这是最后一个分区，不存在后面的分区
break
else: # 前者不是空白分区 不与前面的可用表区相连
if i < len(area_list) - 1: # 不是最后一个分区
if area_list[i + 1]["area_status"] == '0': # 判断是否与后面的可用分区相连
area_list[i]["area_size"] = int(area_list[i]["area_size"]) + int(area_list[i + 1]["area_size"])
area_list.remove(area_list[i + 1])
break
else: # 后面不是空闲分区
break
else: # 这是最后一个分区，不存在i+1个分区
break
show_area()四、源码下载：
百度网盘：百度网盘
提取码：iuxp