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"C++磁盘调度算法代码实现"
2023-06-22 18:39:56 深夜i     --     --
C++ 磁盘调度算法 代码实现 硬盘 数据存储

磁盘调度算法是计算机操作系统中一个重要的概念。在计算机硬件中，磁盘是一种可以存储大量数据的设备，但是当需要读取或写入数据时，需要通过磁盘调度算法来确定读取或写入磁盘的位置，以确保磁盘的效率和稳定性。

C++语言是一种常用的编程语言，具有广泛的应用和流行度。本文将介绍C++语言中磁盘调度算法的代码实现。

1. 先来介绍一下C++语言中磁盘调度算法的基本原理

磁盘调度算法有多种，如FCFS（先进先出）、SSTF（最短寻道时间优先）和SCAN（电梯）算法等，它们都有不同的优缺点和适用场景。在本篇文章中，我们以SCAN算法为例，介绍其C++代码实现。

SCAN算法（也称电梯算法）是一种典型的磁盘调度算法，它的工作原理类似于电梯上升和下降的运动模式。SCAN算法的核心思路是，从当前磁头位置开始，先向一个方向寻找最接近的磁盘请求，直到磁盘末尾，然后改变方向，继续寻找磁盘请求，直到达到另一端的磁盘末尾。这样不断地来回寻找磁盘请求，直到处理完所有的请求。

2. 接下来介绍SCAN算法在C++语言中的代码实现

下面是SCAN算法在C++语言中的代码实现，我们首先需要定义一些变量和函数。



#include <bits/stdc++.h>


using namespace std;


const int MAXN = 1e6 + 10;


const int INF = 2e9 + 10;


int n, m;


int s[MAXN], vis[MAXN], ans[MAXN];


int tot;


struct node


  int xa[MAXN];


bool cmp(node a, node b)


  return a.x < b.x;


int find(int x)


{


  int l = 1, r = tot, pos = -1;


  while(l <= r)


  {


    int mid = (l + r) >> 1;


    if(a[mid].x >= x) r = mid - 1;


    else


    {


      pos = mid;


      l = mid + 1;


    }


  }


  return pos;


}

在这段代码中，我们定义了MAXN、INF、n、m和s等变量，分别代表数组的最大长度、附加值、磁盘请求数、当前磁头位置和所有磁盘请求位置等。vis和ans数组分别用于标记和记录每个磁盘请求是否被处理过。

然后，我们定义了一个结构体node来存储每个磁盘请求的位置和附加值，以便后面的排序和扫描操作中使用。tot变量则用于记录磁盘请求数。

接下来的cmp函数是一个用于结构体比较的函数，用于我们排序操作。排序可以让扫描过程更加高效和准确。

最后，我们定义一个find函数用于查找当前磁头位置下一个需要处理的磁盘请求的位置。这个函数使用二分查找的方式实现，"x"是当前磁头位置，"l"和"r"是二分查找的左指针和右指针，"pos"是当前查找到的位置。

接下来是SCAN算法的主函数。



void SCAN(int now)


{


  int ans1 = 0, pos = -1;


  for(int i = 1; i <= n; i++)


  {


    if(!vis[i] && s[i] <= now)


    {


      ans[++tot].x = s[i];


      ans[tot].y = s[i] - now;


      vis[i] = 1;


    }


  }


  sort(ans + 1, ans + tot + 1, cmp);


  if(tot)


  {


    int pos = 1;


    while(pos <= tot && ans[pos].y < 0) pos++;


    if(pos > tot) pos = tot;


    ans1 += abs(ans[pos].y);


    now = ans[pos].x;


    for(int i = pos + 1; i <= tot; i++)


      ans[i].y -= ans[pos].y;


    tot = pos - 1;


  }


  else


  {


    a[++tot].x = now;


    a[tot].y = INF;


    ans1 += now;


    now = 0;


  }


  ans1 += abs(now);


  if(now == m) return;


  for(int i = 1; i <= n; i++)


  {


    if(!vis[i] && s[i] > now)


    {


      a[++tot].x = s[i];


      a[tot].y = s[i] - now;


      vis[i] = 1;


    }


  }


  sort(a + 1, a + tot + 1, cmp);


  pos = find(now);


  if(pos == -1) pos = tot;


  ans1 += abs(a[pos].y);


  now = a[pos].x;


  for(int i = pos + 1; i <= tot; i++)


    a[i].y -= a[pos].y;


  tot = pos - 1;


  SCAN(now);


}


int main()


{


  scanf("%d%d", &m, &n);


  for(int i = 1; i <= n; i++) scanf("%d", &s[i]);


  sort(s + 1, s + n + 1);


  SCAN(0);


  printf("%d\n", ans1);


  return 0;


}

在主函数SCAN中，我们首先定义了三个变量，ans1、pos和now，分别代表总时间、当前查找的磁盘请求的位置和当前磁头位置，开始均赋值为0。

然后，我们找到当前磁头位置左边的所有磁盘请求，并将其加入到ans数组中，并标记为已处理。然后，我们对ans数组进行排序，以作为扫描的顺序。

如果ans数组不为空，则从其中选择一个符合条件（y>=0）的元素，更新当前位置now，增加总时间ans1，处理掉所有ans队列中的符合条件的元素。

如果ans数组为空，则增加总时间ans1，并将当前位置now赋值为0。

然后，我们在右边查找所有未处理的磁盘请求，将其加入到a数组中，并排序，以作为扫描的顺序。然后，从a数组中选择一个符合条件的元素，并更新它为当前位置，增加总时间ans1，处理掉所有a数组中的符合条件的元素，最后递归调用SCAN函数。

最后，我们在主函数中输入一些变量的值，并调用SCAN函数，输出总时间ans1。

3. 总结

C++语言中的磁盘调度算法是操作系统中一个很重要的内容。本文介绍了SCAN算法在C++中的代码实现，并对其原理进行了详细的解释。该算法可以让磁盘请求更加高效和可靠，对系统级别的优化具有重要的作用。

  
  

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