电梯调度算法：FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK

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，可能会导致远程请求“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：

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

以上是电梯调度算法：FCFS、SSTF、SCAN 和 LOOK的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！