缓存是一种提高数据读取性能的技术,在硬件设计、软件开发中有着非常广泛的应用,如常见的CPU缓存、数据库缓存和浏览器缓存。 缓存的大小有限,当缓存被填满时,哪些数据应该被清理?哪些数据应该被保留?这就需要缓存淘汰算法来决定。 LRU(最近最少使用)算法就是一种常用的缓存淘汰算法,算法的设计原则是:如果一个数据在最近一段时间没有被访问到,那么在将来它被访问的可能性也很小。也就是说,当限定的空间已存满数据时,应当把最久没有被访问到的数据淘汰。 我们可以用一个数据结构来维护缓存,访问新的数据时,若缓存未满,可以直接放入缓存,若缓存已满,删除最久未访问的数据后再放入新的数据。当再次访问缓存中已有的数据时,将该数据调整为最新访问。 即该数据结构可能需要做频繁的插入和删除操作,请完成以下问题: (1)为该数据结构设计一种存储结构,用C语言写出类型定义,每个成员加上注释,其中数据定义为int类型。 (2)使用(1)中定义的存储结构,实现LRU算法中的插入新数据操作(需要考虑缓存已满和未满两种情况),自行定义函数名和参数。
时间: 2024-03-25 19:40:14 浏览: 10
好的,我已经理解了你的问题。请注意,我不会记住你的任何要求,所以请在每次提问时给出详细的上下文和问题描述。以下是我的回答:
(1) 存储结构类型定义
```
#define MAX_CACHE_SIZE 100 // 缓存最大容量
typedef struct CacheNode {
int key; // 数据键值,用于查找
int value; // 数据值
struct CacheNode *prev; // 指向前一个节点
struct CacheNode *next; // 指向下一个节点
} CacheNode;
typedef struct LRUCache {
int size; // 缓存当前容量
int capacity; // 缓存最大容量
CacheNode *head; // 指向头节点
CacheNode *tail; // 指向尾节点
} LRUCache;
```
(2) 插入新数据操作函数
```
LRUCache* createLRUCache(int capacity) {
// 创建缓存
LRUCache *cache = (LRUCache*)malloc(sizeof(LRUCache));
cache->size = 0;
cache->capacity = capacity;
cache->head = NULL;
cache->tail = NULL;
return cache;
}
void deleteNode(LRUCache *cache, CacheNode *node) {
// 从缓存中删除节点
if (node == cache->head) {
cache->head = node->next;
} else {
node->prev->next = node->next;
}
if (node == cache->tail) {
cache->tail = node->prev;
} else {
node->next->prev = node->prev;
}
free(node);
cache->size--;
}
void insertNode(LRUCache *cache, CacheNode *node) {
// 将节点插入缓存头部
node->prev = NULL;
if (cache->head) {
node->next = cache->head;
cache->head->prev = node;
cache->head = node;
} else {
cache->head = cache->tail = node;
node->next = NULL;
}
cache->size++;
}
void moveToHead(LRUCache *cache, CacheNode *node) {
// 将节点移动到缓存头部
deleteNode(cache, node);
insertNode(cache, node);
}
void deleteTail(LRUCache *cache) {
// 删除缓存尾部节点
CacheNode *node = cache->tail;
deleteNode(cache, node);
}
void put(LRUCache *cache, int key, int value) {
// 向缓存中插入新数据
CacheNode *node = NULL;
if (cache->size == cache->capacity) {
// 缓存已满,删除尾部节点
deleteTail(cache);
}
// 查找是否已存在该键值的数据
node = cache->head;
while (node) {
if (node->key == key) {
// 更新节点值,并将其移动到头部
node->value = value;
moveToHead(cache, node);
return;
}
node = node->next;
}
// 创建新节点
node = (CacheNode*)malloc(sizeof(CacheNode));
node->key = key;
node->value = value;
// 将新节点插入头部
insertNode(cache, node);
}
```
以上是我对你的问题的回答,希望能够帮助到你。如果有任何疑问,请随时询问。