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电梯调度算法:FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK

来源:dev.to 2024-11-15 19:45:52 0浏览 收藏

在Golang实战开发的过程中,我们经常会遇到一些这样那样的问题,然后要卡好半天,等问题解决了才发现原来一些细节知识点还是没有掌握好。今天golang学习网就整理分享《电梯调度算法:FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK》,聊聊,希望可以帮助到正在努力赚钱的你。

由于我使用 go 已经有一段时间了,我认为在 go 中实现一些经典的低级设计解决方案将是一个有趣的挑战。

设计电梯系统时,一个关键的方面是如何决定下一步服务哪一层,尤其是当电梯有多个请求时。 go 简单的语法和性能使其非常适合对此类系统进行建模,因此我着手创建 fcfs(先来先服务)、sstf(最短寻道时间优先)、scan 和 look 算法的基本实现。

1. 先到先得 (fcfs)

我从最简单的方法开始:按照收到的顺序发送服务请求。它很容易实现,但如果请求分散在各个楼层,则效率可能会很低,从而导致更多的出行时间。

func fcfs(currentfloor int, requests []int) []int {
    path := []int{}
    for _, floor := range requests {
        path = append(path, floor)
    }
    return path
}

在fcfs中,电梯只是按照给定的顺序移动到每个请求的楼层。

2. 最短寻道时间优先(sstf)

sstf 尝试通过接下来选择最近的请求楼层来尽量减少出行。这减少了旅行时间,但如果新的更近的请求不断出现,可能会导致远处的请求“饥饿”。

func sstf(currentfloor int, requests []int) []int {
    path := []int{}
    remaining := append([]int{}, requests...)

    for len(remaining) > 0 {
        closestidx := 0
        mindistance := abs(currentfloor - remaining[0])

        for i, floor := range remaining {
            distance := abs(currentfloor - floor)
            if distance < mindistance {
                closestidx = i
                mindistance = distance
            }
        }

        currentfloor = remaining[closestidx]
        path = append(path, currentfloor)
        remaining = append(remaining[:closestidx], remaining[closestidx+1:]...)
    }
    return path
}

func abs(x int) int {
    if x < 0 {
        return -x
    }
    return x
}

此功能每次都会找到距离当前楼层最近的楼层,并在每次移动后更新电梯的位置。

3. scan(电梯算法)

在 scan 中,电梯朝一个方向移动,服务该方向上的所有请求,直到到达终点,然后反转。这种方法比 sstf 更公平,因为它减少了饥饿。

func scan(currentfloor, maxfloor int, requests []int) []int {
    path := []int{}
    up := []int{}
    down := []int{}

    for _, floor := range requests {
        if floor >= currentfloor {
            up = append(up, floor)
        } else {
            down = append(down, floor)
        }
    }

    sort.ints(up)
    sort.sort(sort.reverse(sort.intslice(down)))

    path = append(path, up...)
    path = append(path, down...)
    return path
}

此函数将请求拆分为当前位置上方和下方的楼层。它向上服务所有楼层,然后向下服务。

4. 看

look 是 scan 的轻微变体。电梯不会一直走到尽头,而是在每个方向的最后一个请求时反转方向。它通过在请求结束的地方停止而不是在物理限制处来节省时间。

func LOOK(currentFloor int, requests []int) []int {
    path := []int{}
    up := []int{}
    down := []int{}

    for _, floor := range requests {
        if floor >= currentFloor {
            up = append(up, floor)
        } else {
            down = append(down, floor)
        }
    }

    sort.Ints(up)
    sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(down)))

    path = append(path, up...)
    path = append(path, down...)
    return path
}

与 scan 类似,这种方法仅移动到每个方向上的最后一个请求。

每种算法都有其权衡:

  • fcfs:简单但效率低下。
  • sstf:针对最近的楼层进行优化,但可能会导致远处的请求匮乏。
  • scan:更公平、更高效,最大限度地减少方向变化。
  • 查看:通过在最后一个请求处停止来节省额外时间。

正确的选择取决于系统对效率、公平性和响应时间的具体要求。

有关使用 look 算法的完整实现,请参阅我的 github 存储库:

电梯调度算法:FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK 主题树 / 低级设计 golang

golang 中的底层系统设计问题解决方案

go 中的底层系统设计

欢迎来到go 中的低级系统设计 存储库!该存储库包含各种低级系统设计问题及其在 go 中实现的解决方案。主要目的是通过实际示例展示系统的设计和架构。

目录

  • 概述
  • 停车场系统
  • 电梯系统

概述

底层系统设计涉及理解系统架构的核心概念以及设计可扩展、可维护和高效的系统。该存储库将尝试涵盖使用 go 的各种问题和场景的解决方案。

停车场系统

此存储库中的第一个项目是停车场系统。该系统模拟一个可以停放车辆和出库车辆的停车场。它演示了:

  • 用于管理停车场实例的单例设计模式。
  • 处理不同类型的车辆(例如汽车、卡车)。
  • 多个楼层的停车位管理。
  • 停放车辆的付款处理。

特点

  • 添加和删除车辆......


在 github 上查看


好了,本文到此结束,带大家了解了《电梯调度算法:FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK》,希望本文对你有所帮助!关注golang学习网公众号,给大家分享更多Golang知识!

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