目录实现

2025 年 5 月 15 日 | 阅读 4 分钟

有几种算法可用于实现目录。然而,选择合适的目录实现算法可能会显著影响系统的性能。

目录实现算法根据其使用的数据结构进行分类。目前主要有两种算法。

1. 线性列表

在此算法中,目录中的所有文件都维护为单向链表。每个文件包含指向分配给它的数据块以及目录中下一个文件的指针。

这种类型的执行在生成具有该文件名的文件之前,需要搜索特定的文件名。同样,删除操作需要目录内的线性搜索以及后续文件所占空间的解除分配。最后,匹配的条目从列表中删除。

我们可以将记录添加到可访问的目录项集合中,或者使用已用-未使用位将其标记为未使用而不是删除它。通过移动目录条目中的文件到任何可用的磁盘空间来减小目录长度可以作为一种额外的技术。

尽管实现简单,但此算法存在一些缺点。

使用这种方法查找文件需要在线性搜索之后才能进行任何操作。因此,它速度缓慢,用户很可能面临这个问题。二分查找仍然需要一个有序的目录项集合进行搜索,尽管与线性搜索相比,它缩短了平均搜索时间。

特性

  1. 创建新文件时,会检查整个列表,看新文件名是否与现有文件名匹配。如果不存在,则可以在开头或结尾创建文件。因此,搜索唯一名称是一个大问题,因为遍历整个列表需要时间。
  2. 在对文件进行每次操作(创建、删除、更新等)时都需要遍历列表,因此系统效率低下。
os directory implementation linear list

2. 哈希表

为了克服目录的单向链表实现的缺点,还有另一种方法是哈希表。这种方法建议将哈希表与链表一起使用。

目录中每个文件都会生成一个键值对,并存储在哈希表中。通过对文件名应用哈希函数可以确定键,而键指向存储在目录中的相应文件。

现在,由于不再需要在每次操作时搜索整个列表,搜索效率变得更高。只需使用键检查哈希表条目,如果找到条目,则使用值获取相应的文件。

os directory implementation hash table

这种技术的缺点包括哈希表通常大小固定,这意味着哈希函数的效率因此受到哈希表长度的影响。因此,在所有空闲元素都被使用后,必须添加一个额外文件。

必须对当前目录记录进行排列,以确保新创建的哈希函数也能将输入的值映射到相关的目录记录,并且哈希表应该增长以允许包含更多文件。

链式溢出哈希表可以作为上述问题的一个解决方案。所有哈希项都存储在链表中,从而建立一个链式溢出哈希表。每当文件名哈希到相同的条目时,就可以将它作为链表中的额外节点添加。

尽管这种方法消除了线性列表目录实现的所有缺点,但为了查找目录名称,仍然需要遍历链表,这可能需要一些时间。但与线性列表目录实现方法相比,这种方法被认为更快。

常见问题解答

问题:如何重命名目录?

答案:您可以通过更新目录条目的标题选项轻松更改目录的名称。确保父目录包含独特的地址,并处理任何所需的确认。

问题:一个目录可以有多个父目录吗?

答案:不,一个目录只允许有一个父目录。目录树的层次结构正是源于这种单一的父子关系。

问题:如何删除一个目录及其所有内容?

答案:当删除一个目录时,它的所有文件和子目录都会在该目录的名称从主目录的依赖项列表中删除后,依次被删除。

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