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今天看到一篇文章，感覺(jué)很有意思，拿來(lái)給大家分享，也從一個(gè)側(cè)面看出程序員這個(gè)職業(yè)的辛苦，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度工作，加班更是家常便飯，且行且珍惜。

都等這么久了，電梯怎么還沒(méi)來(lái)？？？一定是電梯調(diào)度有問(wèn)題！那就讓我給它設(shè)計(jì)一個(gè)電梯調(diào)度算法。

電梯調(diào)度與操作系統(tǒng)中的磁盤(pán)調(diào)度是有聯(lián)系的。我大概在三年前就想過(guò)電梯調(diào)度的問(wèn)題，那時(shí)我剛搬入高層住宅，然而當(dāng)時(shí)我的專(zhuān)業(yè)功底還不夠扎實(shí)，也沒(méi)有深入研究。直到現(xiàn)在我接觸了操作系統(tǒng)中的磁盤(pán)調(diào)度算法，我才聯(lián)想到了電梯調(diào)度算法。異曲同工，殊途同歸，無(wú)非都是調(diào)度。在磁盤(pán)調(diào)度中，移動(dòng)的是磁頭指針（相對(duì)的說(shuō)），而在電梯調(diào)度中，移動(dòng)的是電梯。

那么電梯調(diào)度算法有哪些呢？它們都適用于哪些情況呢？




先來(lái)先服務(wù)算法


先來(lái)先服務(wù)算法的簡(jiǎn)稱(chēng)是FCFS，是First Come First Serve的縮寫(xiě)。顧名思義，就是先來(lái)到電梯門(mén)前的（或者說(shuō)先按下電梯上下按鈕的）乘客先體驗(yàn)電梯的服務(wù)。

舉個(gè)例子，李大爺在1樓按下了向上的按鈕，在此之后張大爺在15樓按下了向下的按鈕，在此之后王大爺又在8樓按下了向下的按鈕。王大爺跟張大爺約好要一起去菜市場(chǎng)買(mǎi)菜。

那么此時(shí)，無(wú)論電梯現(xiàn)在在幾樓，都會(huì)先去1樓接李大爺。

李大爺進(jìn)入電梯后，無(wú)論他要去幾樓（假設(shè)李大爺要去20樓），到達(dá)目的地（20樓）之后，電梯就會(huì)去15樓接張大爺。

張大爺在15樓上了電梯，他要去菜市場(chǎng)買(mǎi)菜，因此他要到1樓，他進(jìn)了電梯就按下了1樓的按鈕。

于是電梯呼呼呼開(kāi)始下行，此時(shí)還在8樓的王大爺眼睜睜地看著電梯經(jīng)過(guò)了8樓繼續(xù)向下運(yùn)行，竟然無(wú)視了他！�。�

張大爺順利到達(dá)1樓，此時(shí)電梯才向上來(lái)到8樓接王大爺，王大爺這才坐電梯到1樓與張大爺會(huì)和。

這可把王大爺氣壞了，心里不是在罵物業(yè)傻X，就是在罵寫(xiě)電梯調(diào)度的程序員傻X......

先來(lái)先服務(wù)算法的弊端在上面這個(gè)例子中顯露無(wú)遺，但是它也有優(yōu)點(diǎn)呀，優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單，程序員省事！開(kāi)玩笑的，優(yōu)點(diǎn)就是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較公平，乘客得到電梯服務(wù)的順序一定是先來(lái)后到的，不會(huì)被人插隊(duì)。





最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法



最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法的簡(jiǎn)稱(chēng)是SSTF，是Shortest Seek Time First的縮寫(xiě)，顧名思義，就是距離當(dāng)前電梯位置最近的乘客，會(huì)最先得到電梯服務(wù)。

大爺們是否能得到電梯的服務(wù)，與電梯當(dāng)前的位置有關(guān)。

還是舉上面那個(gè)例子，假如在大爺們來(lái)到電梯門(mén)口前電梯停在1樓。李大爺起初在1樓，無(wú)疑是距離電梯最近的，他先上電梯。李大爺來(lái)到20樓下了電梯。電梯此時(shí)在20樓，距離20樓最近的服務(wù)請(qǐng)求來(lái)自15樓的張大爺，于是電梯呼呼呼下行來(lái)到15樓接上張大爺，此時(shí)電梯在15樓，距離15樓最近的服務(wù)請(qǐng)求來(lái)自8樓的王大爺，這一次電梯沒(méi)有無(wú)視王大爺，接上了王大爺后，王大爺和張大爺一起開(kāi)開(kāi)心心坐到1樓去菜市場(chǎng)買(mǎi)菜去了。王大爺和張大爺一邊說(shuō)著物業(yè)費(fèi)沒(méi)白交，一邊夸著寫(xiě)電梯調(diào)度的小伙子技術(shù)高。

王大爺和張大爺開(kāi)心了，可把住在30樓的錢(qián)大爺氣壞了。原來(lái)在三位大爺按完按鈕之后（電梯剛接上1樓的李大爺）就按了按鈕，可是錢(qián)大爺看著電梯上行到15樓就改下行了......電梯到達(dá)15樓時(shí)，所有請(qǐng)求（包含服務(wù)請(qǐng)求和目的地到達(dá)請(qǐng)求）有這些：張大爺請(qǐng)求到1樓，8樓的王大爺請(qǐng)求上電梯，再就是30樓的錢(qián)大爺請(qǐng)求上電梯了。錢(qián)大爺距離電梯還差著15層樓呢，按照最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法電梯肯定要先去8樓接王大爺。接完王大爺電梯肯定離著目的地1樓最近，也不會(huì)上去接錢(qián)大爺。

按照這樣想下去，如果此時(shí)3樓的趙大媽想下樓買(mǎi)菜，錢(qián)大爺還得眼睜睜看著電梯從1樓上行到3樓再改下行，估計(jì)要是真這樣錢(qián)大爺連搬家的想法都有了......

最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法的弊端在上面這個(gè)例子中暴露無(wú)遺，那就是距離電梯較遠(yuǎn)的乘客，可能永遠(yuǎn)不會(huì)得到服務(wù)（如果電梯附近的樓層一直有服務(wù)請(qǐng)求）。




掃描算法


掃描算法的簡(jiǎn)稱(chēng)是SCAN，SCAN算法是電梯調(diào)度中使用最廣泛的一種算法。SCAN算法與當(dāng)前電梯移動(dòng)的方向有關(guān)（上行/下行），當(dāng)前移動(dòng)方向上距離電梯最短的請(qǐng)求將最先得到服務(wù)。電梯調(diào)度與操作系統(tǒng)磁盤(pán)調(diào)度不同的是，磁盤(pán)調(diào)度僅僅是為了讀寫(xiě)磁盤(pán)，并沒(méi)有目的地這一說(shuō)，而電梯調(diào)度是有目的地的。乘客進(jìn)入電梯后按的樓層，就是目的地到達(dá)請(qǐng)求的樓層。



這就是為什么現(xiàn)代化的電梯門(mén)口都有兩個(gè)按鈕，一個(gè)上行，一個(gè)下行，乘客按了上行按鈕表示乘客想要上樓，乘客按了下行按鈕表示乘客想要下樓。



因此在SCAN算法中，僅僅在電梯的移動(dòng)方向上還不行，目的地方向也要與電梯移動(dòng)方向一致的乘客才有資格先上電梯。這樣在電梯向上行的時(shí)候，就只處理向上的服務(wù)請(qǐng)求（還有距離最遠(yuǎn)的向下的服務(wù)請(qǐng)求）和向上的目的地到達(dá)請(qǐng)求，等到上行方向上不再有任何請(qǐng)求（包括服務(wù)請(qǐng)求和目的地到達(dá)請(qǐng)求），電梯再換向成下行。

下行也是如此，在電梯向下的時(shí)候，就只處理向下的服務(wù)請(qǐng)求（還有距離最遠(yuǎn)的向上的服務(wù)請(qǐng)求）和向下的目的地到達(dá)請(qǐng)求，等到下行方向上不再有任何請(qǐng)求（包括服務(wù)請(qǐng)求和目的地到達(dá)請(qǐng)求），電梯再換向成上行。

在最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法舉的例子中，問(wèn)題得到了相對(duì)完美的解決。電梯送李大爺?shù)搅?0樓，就立刻去30樓接錢(qián)大爺，接到張大爺后電梯轉(zhuǎn)為下行，去15樓接了張大爺，又去8樓接了王大爺。李大爺、張大爺、王大爺、錢(qián)大爺都很滿意，電梯的利用率也較高。這一次，程序員不再背鍋。





結(jié)語(yǔ)



磁盤(pán)調(diào)度與電梯調(diào)度有相同的地方，也有不同的地方。我不知道是先有的磁盤(pán)調(diào)度還是先有的電梯調(diào)度，但我能肯定的是，他們兩者之間肯定存在著相互借鑒。

每一種算法都不能讓所有人都滿意，比如在掃描算法中，因?yàn)橛绣X(qián)大爺在30樓請(qǐng)求下樓，8樓的王大爺就要眼睜睜地看著電梯經(jīng)過(guò)了8樓上行到30樓再回來(lái)接他，15樓的張大爺也是眼睜睜地看著電梯經(jīng)過(guò)了15樓上行到30樓再回來(lái)接他，但是這樣可以讓錢(qián)大爺、張大爺、王大爺都相對(duì)滿意。

在這樣一種應(yīng)用情景下，先來(lái)先服務(wù)算法和最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法都會(huì)讓其中的一位大爺或幾位大爺強(qiáng)烈不滿。

針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)或選擇合適的算法，也是優(yōu)秀程序員的優(yōu)良品質(zhì)之一。

用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的算法看待生活中的實(shí)際問(wèn)題，也許就是計(jì)算思維的體現(xiàn)吧。