操作系统内存管理是计算机系统性能的关键因素之一。它涉及到如何分配、回收和优化内存资源，以确保系统稳定运行并提高效率。以下是操作系统内存管理的五大核心策略：

1. 分区管理

分区管理是将物理内存划分为若干个连续的块，每个块可以独立分配给不同的进程。这种策略主要有以下几种形式：

1.1 固定分区

在固定分区策略中，内存被划分为固定大小的区域，每个区域只能分配给一个进程。这种策略简单，但可能导致内存碎片化。

def fixed_partition(memory_size, partition_size):
    """
    分配固定分区
    :param memory_size: 内存总大小
    :param partition_size: 分区大小
    :return: 分区列表
    """
    partitions = []
    for i in range(memory_size // partition_size):
        partitions.append(partition_size)
    return partitions

1.2 动态分区

动态分区允许在运行时根据进程需求分配内存。这种策略可以更好地利用内存，但可能导致内存碎片化。

def dynamic_partition(memory_size, partition_size):
    """
    分配动态分区
    :param memory_size: 内存总大小
    :param partition_size: 分区大小
    :return: 分区列表
    """
    partitions = []
    for i in range(memory_size // partition_size):
        partitions.append(partition_size)
    return partitions

2. 页面管理

页面管理将内存划分为固定大小的页，并将进程的虚拟地址空间划分为同样大小的页帧。这种策略可以有效地利用内存，并支持虚拟内存。

def page_management(memory_size, page_size):
    """
    分配页面
    :param memory_size: 内存总大小
    :param page_size: 页面大小
    :return: 页面列表
    """
    pages = []
    for i in range(memory_size // page_size):
        pages.append(page_size)
    return pages

3. 交换管理

交换管理是一种将部分进程页面存储在磁盘上的策略，以释放内存空间。这种策略可以解决内存不足的问题，但会增加磁盘I/O开销。

def swap_management(memory_size, swap_size):
    """
    分配交换空间
    :param memory_size: 内存总大小
    :param swap_size: 交换空间大小
    :return: 交换空间列表
    """
    swap_space = []
    for i in range(swap_size):
        swap_space.append(swap_size)
    return swap_space

4. 内存分配算法

内存分配算法负责将内存分配给进程。以下是几种常见的内存分配算法：

4.1 首次适配

首次适配算法从内存空间的起始位置查找第一个足够大的空闲分区，并将其分配给进程。

def first_fit(memory_partitions, partition_size, process_size):
    """
    首次适配内存分配
    :param memory_partitions: 内存分区列表
    :param partition_size: 分区大小
    :param process_size: 进程大小
    :return: 分配结果
    """
    for partition in memory_partitions:
        if partition >= process_size:
            return partition
    return None

4.2 最佳适配

最佳适配算法从内存空间的起始位置查找第一个恰好足够大的空闲分区，并将其分配给进程。

def best_fit(memory_partitions, partition_size, process_size):
    """
    最佳适配内存分配
    :param memory_partitions: 内存分区列表
    :param partition_size: 分区大小
    :param process_size: 进程大小
    :return: 分配结果
    """
    best_partition = None
    for partition in memory_partitions:
        if partition >= process_size and (best_partition is None or partition < best_partition):
            best_partition = partition
    return best_partition

5. 内存回收策略

内存回收策略负责回收不再使用的内存空间。以下是几种常见的内存回收策略：

5.1 粗粒度回收

粗粒度回收将多个连续的空闲页面合并为一个更大的空闲页面。

def coalescing(memory_partitions, partition_size):
    """
    粗粒度回收
    :param memory_partitions: 内存分区列表
    :param partition_size: 分区大小
    :return: 回收后的分区列表
    """
    # TODO: 实现粗粒度回收算法
    return memory_partitions

5.2 混合回收

混合回收结合了粗粒度和细粒度回收策略，以优化内存回收效果。

def mixed_coalescing(memory_partitions, partition_size):
    """
    混合回收
    :param memory_partitions: 内存分区列表
    :param partition_size: 分区大小
    :return: 回收后的分区列表
    """
    # TODO: 实现混合回收算法
    return memory_partitions

通过以上五大策略，操作系统可以有效地管理内存资源，提高系统性能和稳定性。