利用哈希表来实现LRU页面置换算法C语言

好的，下面是一个利用哈希表和双向链表实现LRU页面置换算法的C语言代码示例：

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

#define CACHE_CAPACITY 5 // 缓存容量为5

// 定义缓存节点
typedef struct CacheNode {
    int key; // 缓存键
    int value; // 缓存值
    struct CacheNode *prev; // 上一个节点指针
    struct CacheNode *next; // 下一个节点指针
} CacheNode;

// 定义哈希表节点
typedef struct HashNode {
    int key; // 哈希键
    CacheNode *value; // 哈希值，为指向缓存节点的指针
    struct HashNode *next; // 下一个节点指针
} HashNode;

// 初始化缓存节点
CacheNode *initCacheNode(int key, int value) {
    CacheNode *node = (CacheNode *)malloc(sizeof(CacheNode));
    node->key = key;
    node->value = value;
    node->prev = NULL;
    node->next = NULL;
    return node;
}

// 初始化哈希表
HashNode **initHashTable() {
    HashNode **hashTable = (HashNode **)malloc(CACHE_CAPACITY * sizeof(HashNode *));
    for (int i = 0; i < CACHE_CAPACITY; i++) {
        hashTable[i] = (HashNode *)malloc(sizeof(HashNode));
        hashTable[i]->key = -1; // 哈希键设为-1，表示无效节点
        hashTable[i]->value = NULL;
        hashTable[i]->next = NULL;
    }
    return hashTable;
}

// 计算哈希值
int hash(int key) {
    return key % CACHE_CAPACITY;
}

// 向哈希表中添加节点
void addHashNode(HashNode **hashTable, int key, CacheNode *node) {
    int index = hash(key);
    HashNode *hashNode = hashTable[index];
    while (hashNode->next != NULL) { // 找到哈希表尾部
        hashNode = hashNode->next;
    }
    HashNode *newNode = (HashNode *)malloc(sizeof(HashNode)); // 创建新节点
    newNode->key = key;
    newNode->value = node;
    newNode->next = NULL;
    hashNode->next = newNode; // 将新节点插入哈希表尾部
}

// 从哈希表中删除节点
void removeHashNode(HashNode **hashTable, int key) {
    int index = hash(key);
    HashNode *hashNode = hashTable[index];
    while (hashNode->next != NULL) {
        if (hashNode->next->key == key) { // 找到待删除节点
            HashNode *temp = hashNode->next;
            hashNode->next = temp->next; // 将待删除节点从哈希表中移除
            free(temp);
            break;
        }
        hashNode = hashNode->next;
    }
}

// 查找哈希表中是否存在指定键
CacheNode *findHashNode(HashNode **hashTable, int key) {
    int index = hash(key);
    HashNode *hashNode = hashTable[index];
    while (hashNode->next != NULL) {
        if (hashNode->next->key == key) { // 找到指定键的哈希节点
            return hashNode->next->value;
        }
        hashNode = hashNode->next;
    }
    return NULL;
}

// 将缓存节点移动到链表头部
void moveToHead(CacheNode *node) {
    CacheNode *prev = node->prev;
    CacheNode *next = node->next;
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
    node->prev = NULL;
    node->next = NULL;
    prev = next = node;
}

// 利用LRU算法获取缓存中指定键的值
int getCacheValue(HashNode **hashTable, CacheNode **head, CacheNode **tail, int key, int value) {
    CacheNode *node = findHashNode(hashTable, key);
    if (node != NULL) { // 如果键已经在缓存中，将其移动到链表头部
        moveToHead(node);
        return node->value;
    } else { // 如果不在缓存中，将其添加到链表头部
        node = initCacheNode(key, value);
        addHashNode(hashTable, key, node);
        node->next = *head;
        (*head)->prev = node;
        *head = node;
        if (*tail == NULL) { // 如果链表为空，将尾指针指向头指针
            *tail = *head;
        }
        if (hashTable[key % CACHE_CAPACITY]->next->next != NULL) { // 如果缓存已经满了，将链表尾部的节点移除
            HashNode *lastNode = hashTable[(*tail)->key % CACHE_CAPACITY];
            removeHashNode(hashTable, (*tail)->key);
            *tail = (*tail)->prev;
            (*tail)->next = NULL;
            free(lastNode->next);
        }
        return -1;
    }
}

int main() {
    HashNode **hashTable = initHashTable();
    CacheNode *head = NULL;
    CacheNode *tail = NULL;
    int cache[][2] = {{1, 10}, {2, 20}, {3, 30}, {4, 40}, {5, 50}, {6, 60}, {7, 70}, {8, 80}, {9, 90}, {1, 100}, {2, 200}, {3, 300}, {4, 400}}; // 测试数据
    for (int i = 0; i < sizeof(cache) / sizeof(cache[0]); i++) {
        int value = getCacheValue(hashTable, &head, &tail, cache[i][0], cache[i][1]);
        if (value != -1) {
            printf("hit: %d\n", value);
        } else {
            printf("miss: %d\n", cache[i][1]);
        }
    }
    return 0;
}

以上就是一个基于哈希表和双向链表实现的LRU页面置换算法的C语言代码示例。