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C 语言索引文件分配程序

2025年1月7日 | 阅读 4 分钟

在本文中，我们将讨论 C 语言中的索引文件分配程序。

操作系统中“索引文件分配”是什么意思？

索引文件分配将文件保存在内存块中；每个内存块都有一个地址，每个文件块的地址都保存在一个单独的索引块中。文件分配系统通过这些索引块被定向到包含文件的内存块。

索引文件分配是操作系统中的文件分配方法之一。术语“非连续内存分配”指的是三种不同的方法：链式文件分配、索引文件分配和连续内存分配。

我们为什么使用操作系统的索引文件分配方法？

链式文件分配解决了连续内存分配所面临的外部碎片和文件增长问题。然而，连续内存分配允许直接访问，这是链式文件分配无法支持的。索引文件分配解决了这个问题。它能最佳地利用内存空间，因为它不像连续内存分配那样遭受外部碎片，并且可以实现直接访问。它还加快了文件块的搜索速度。

索引文件分配程序的算法

步骤 1：运行应用程序。

步骤 2：了解有多少个文件。

步骤 3：获取每个文件的内存需求

步骤 4：选择随机位置将 RAM 分配给文件。

步骤 5：检查所选位置是否空闲。

步骤 6：如果空间被保留，则将标志设置为1；如果空间可用，则设置为 0。

步骤 7：打印文件名、大小和已分配的块。

步骤 8：如果需要保留更多文件，则收集信息。

步骤 9：如果是，则转到步骤 2。

步骤 10：如果否，则停止程序。

C 语言索引文件分配程序

让我们以一个程序为例，在 C 语言中实现索引文件分配。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_BLOCKS 100

int files[MAX_BLOCKS];
int blockSize[MAX_BLOCKS];
int numFiles = 0;

void initialize() {
    for (int i = 0; i < MAX_BLOCKS; i++) {
        files[i] = -1; // Initialize all blocks as empty (-1 represents empty)
    }
}

void allocateFile(int fileNumber, int size) {
    if (numFiles >= MAX_BLOCKS) {
        printf("Disk is full. Cannot allocate more files.\n");
        return;
    }

    if (size <= 0 || size > MAX_BLOCKS) {
        printf("Invalid file size.\n");
        return;
    }

    int startBlock = -1;
    int consecutiveBlocks = 0;

    for (int i = 0; i < MAX_BLOCKS; i++) {
        if (files[i] == -1) {
            if (consecutiveBlocks == 0) {
                startBlock = i;
            }
            consecutiveBlocks++;
        } else {
            consecutiveBlocks = 0;
            startBlock = -1;
        }

        if (consecutiveBlocks == size) {
            break;
        }
    }

    if (consecutiveBlocks == size) {
        for (int i = startBlock; i < startBlock + size; i++) {
            files[i] = fileNumber;
            blockSize[i] = size;
        }
        numFiles++;
        printf("File %d allocated starting from block %d\n", fileNumber, startBlock);
    } else {
        printf("Not enough consecutive free blocks to allocate the file.\n");
    }
}

void deallocateFile(int fileNumber) {
    int blocksFreed = 0;

    for (int i = 0; i < MAX_BLOCKS; i++) {
        if (files[i] == fileNumber) {
            files[i] = -1;
            blocksFreed++;
        }
    }

    if (blocksFreed > 0) {
        numFiles--;
        printf("File %d deallocated. %d blocks freed.\n", fileNumber, blocksFreed);
    } else {
        printf("File %d not found on the disk.\n", fileNumber);
    }
}

void displayDiskStatus() {
    printf("\nDisk Status:\n");
    for (int i = 0; i < MAX_BLOCKS; i++) {
        if (files[i] != -1) {
            printf("Block %d: File %d (Size: %d blocks)\n", i, files[i], blockSize[i]);
        }
    }
}

int main() {
    initialize();

    while (1) {
        printf("\nFile Allocation Menu:\n");
        printf("1. Allocate a File\n");
        printf("2. Deallocate a File\n");
        printf("3. Display Disk Status\n");
        printf("4. Exit\n");

        int choice;
        printf("Enter your choice: ");
        scanf("%d", &choice);

        switch (choice) {
            case 1:
                if (numFiles >= MAX_BLOCKS) {
                    printf("Disk is full. Cannot allocate more files.\n");
                } else {
                    int fileNumber, size;
                    printf("Enter File Number and Size: ");
                    scanf("%d %d", &fileNumber, &size);
                    allocateFile(fileNumber, size);
                }
                break;
            case 2:
                if (numFiles <= 0) {
                    printf("No files to deallocate.\n");
                } else {
                    int fileNumber;
                    printf("Enter File Number to deallocate: ");
                    scanf("%d", &fileNumber);
                    deallocateFile(fileNumber);
                }
                break;
            case 3:
                displayDiskStatus();
                break;
            case 4:
                exit(0);
            default:
                printf("Invalid choice. Please try again.\n");
        }
    }

    return 0;
}

输出

Runtime cases:
File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 1
Enter File Number and Size: 1 5
File 1 allocated starting from block 0

File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 1
Enter File Number and Size: 2 3
File 2 allocated starting from block 5

File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 3

Disk Status:
Block 0: File 1 (Size: 5 blocks)
Block 5: File 2 (Size: 3 blocks)

File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 2
Enter File Number to deallocate: 1
File 1 deallocated. 5 blocks freed.

File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 3

Disk Status:
Block 5: File 2 (Size: 3 blocks)

File Allocation Menu:
1. Allocate a File
2. Deallocate a File
3. Display Disk Status
4. Exit
Enter your choice: 4

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