設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)滿足LRU約束的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
題目
請(qǐng)你設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)滿足 「LRU (最近最少使用) 緩存」 約束的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn) LRUCache 類：
LRUCache(int capacity)以 「正整數(shù)」 作為容量capacity初始化LRU緩存int get(int key)如果關(guān)鍵字key存在于緩存中，則返回關(guān)鍵字的值，否則返回-1。void put(int key, int value)如果關(guān)鍵字key已經(jīng)存在，則變更其數(shù)據(jù)值value；如果不存在，
則向緩存中插入該組 key-value 。如果插入操作導(dǎo)致關(guān)鍵字?jǐn)?shù)量超過 capacity ，則應(yīng)該 「逐出」 最久未使用的關(guān)鍵字。
示例：
輸入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
輸出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]
解釋
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 緩存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 緩存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1); // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 該操作會(huì)使得關(guān)鍵字 2 作廢，緩存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2); // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 該操作會(huì)使得關(guān)鍵字 1 作廢，緩存是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1); // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3); // 返回 3
lRUCache.get(4); // 返回 4
提示：
題解（哈希表 + 雙向鏈表）
解題之前先了解一下什么是 「LRU緩存」 ， LRU 的英文全稱為 Latest Recently Used，即 「最近最少使用」 。在緩存占滿的時(shí)候，先刪除最舊的數(shù)據(jù)。
Java 代碼實(shí)現(xiàn)
class LRUCache {
private int capacity;
private Map< Integer, ListNode > cache;
// 保護(hù)節(jié)點(diǎn)，protectHead.next 為head節(jié)點(diǎn), protectTail.pre為tail節(jié)點(diǎn)
private ListNode protectHead = new ListNode();
private ListNode protectTail = new ListNode();
public LRUCache(int capacity) {
this.capacity = capacity;
cache = new HashMap< >(capacity);
protectHead.next = protectTail;
protectTail.pre = protectHead;
}
// 刪除指定節(jié)點(diǎn)
private void remove(ListNode listNode){
listNode.pre.next = listNode.next;
listNode.next.pre = listNode.pre;
listNode.pre = null;
listNode.next = null;
}
// 添加到末尾
private void addToTail(ListNode listNode){
protectTail.pre.next = listNode;
listNode.pre = protectTail.pre;
listNode.next = protectTail;
protectTail.pre = listNode;
}
// 從當(dāng)前位置移動(dòng)到末尾
private void moveToTail(ListNode listNode){
this.remove(listNode);
this.addToTail(listNode);
}
public int get(int key) {
if(cache.containsKey(key)){
ListNode listNode = cache.get(key);
this.moveToTail(listNode);
return listNode.value;
}else{
return -1;
}
}
public void put(int key, int value) {
if(cache.containsKey(key)){
// 將 key 移動(dòng)到最新的位置
// 1. 在舊的位置刪除
// 2. 追加key到鏈表末尾
ListNode listNode = cache.get(key);
// 這里必須重新賦值，雖然緩沖已經(jīng)存在了，但是可能值不一樣。
listNode.value = value;
this.moveToTail(listNode);
return;
}
if(cache.size() == capacity){
// 1. 找到最舊的數(shù)據(jù)，也就是鏈表的head，刪除head
// 2. 在cache map 中刪除 head對(duì)應(yīng)的key
ListNode headNode = protectHead.next;
this.remove(headNode);
cache.remove(headNode.key);
}
// 1. 添加新的key到cache map
// 2. 追加新的key到鏈表末尾
ListNode listNode = new ListNode();
listNode.key = key;
listNode.value = value;
this.addToTail(listNode);
cache.put(key, listNode);
}
}
class ListNode{
int key;
int value;
ListNode pre;
ListNode next;
}