LRU缓存淘汰算法

概念理解

1.LRU是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用页面置换算法。是为虚拟页式存储管理服务的。

2.操作系统课程里有学过，在内存不够的场景下，淘汰就内容的策略，淘汰掉最不经常使用。

LRU原理

可以用一个特殊的栈来保存当前正在使用的各个页面的页面号。当一个新的进程访问某页面时，便将该页面号压入栈顶，其他的页面号往栈底移，如果内存不够，则将栈底的页面号移除。这样，栈顶始终是最新被访问的页面的编号，而栈底则是最近最久未访问的页面的页面号。

在一般标准的操作系统教材里，会用下面的方式来演示 LRU 原理，假设内存只能容纳3个页大小，按照 7 0 1 2 0 3 0 4 的次序访问页。假设内存按照栈的方式来描述访问时间，在上面的，是最近访问的，在下面的是，最远时间访问的，LRU就是这样工作的。

但是如果让我们自己设计一个基于 LRU 的缓存，这样设计可能问题很多，这段内存按照访问时间进行了排序，会有大量的内存拷贝操作，所以性能肯定是不能接受的。

那么如何设计一个LRU缓存，使得放入和移除都是 O(1) 的，我们需要把访问次序维护起来，但是不能通过内存中的真实排序来反应，有一种方案就是使用双向链表。

下面使用c语言实现的代码：

#include 
#include 
#include 

#define MAX 3
int count=0;

typedef struct node{
	int data;
	struct node* prev;
	struct node* next;
}*linklist,linkList;

//把某个节点进行删除 
void del(linklist d){
	d->prev->next=d->next;
	d->next->prev=d->prev;
	free(d);
	count--;
	
}
//在头节点插入数据
void insert_data(linklist tou,int data){
	linklist xin= (linklist)malloc(sizeof(linkList));
	xin->data=data;
	
	linklist hou=tou->next;
	
	tou->next=xin;
	xin->prev=tou;
	
	xin->next=hou;
	hou->prev=xin; 
	count++;
}


void du(linklist tou,linklist wei,int data){


		//判断是否存在 
		
		int i;
		bool is_zai=false;
		linklist xun=tou;
		for(i=1;i<=count;i++){
			xun=xun->next;
			if(xun->data==data){
				is_zai=true;
				break;
			}
		}
		
		//数据存在 
		if(is_zai) {
			del(xun);
			insert_data(tou,data);
			
			
		}
		//数据不存在 
		else{
			//已满 
			if(count==MAX){
				//删除最后一个
				del(wei->prev);
				insert_data(tou,data);

			}
			else{
				insert_data(tou,data);
				
				
			} 
			
		} 

}


void mianli(linklist tou){
	linklist xun=tou;
	
	int i;
	for(i=1;i<=count;i++){
		xun=xun->next;
		printf("%d  ",xun->data);
	}
}
int main(){
	
	//创建头节点和尾节点
	linklist tou=(linklist)malloc(sizeof(linkList));
	linklist wei=(linklist)malloc(sizeof(linkList));
	
	tou->next=wei;
	tou->prev=NULL;
	wei->prev=tou;
	wei->next=NULL;
	
	for(;;){
		
		
		
		printf("\n\n\n1.请输入您要搜索的数据\n");
		printf("2.输出所有数据\n");
		
		int num;
		
		printf("请输入功能编号:");
		scanf("%d",&num);
		
		switch(num){
			
			case 1:
				
				printf("请输入您要搜索的数据:");
				int data;
				scanf("%d",&data);
				du(tou,wei,data);
				
				break;
				
			case 2:
				
				mianli(tou);
				
				break;
		}
	}
	
	
	
	
	
	


}