华为OD机试 - 文件缓存系统—

华为OD机试 - 文件缓存系统——优先队列解法

题目描述
题目分析
代码解析
复杂度分析

题目描述

题目描述链接🔗

题目分析

这题需要我们实现一个LFUCache的自定义数据结构，根据题意，需要分别定义一个put和get方法，用于存储缓存和获取缓存。
本题难点在于put方法中，如果当前缓存空间如果不够存放新加入的缓存，则需要将已有缓存根据条件进行删除，直到可以存放新加的缓存。这里的条件是两个维度，分别是访问次数（少->多）、访问时间（老->新）。
我们需要一个数据结构来通过这两个条件，对加入的缓存进行排序，方便我们快速获取要删除的缓存，这里我们选择优先队列进行存储。并将访问次数和访问时间这两个属性将缓存封装为Cache的数据结构，通过这两个属性对Cache进行排序即可。

代码解析

代码已AC，细节见下面注释👇🏻

import java.util.*;public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in);int capacity = Integer.parseInt(sc.nextLine());int n = Integer.parseInt(sc.nextLine());LFUCache lfuCache = new LFUCache(capacity);//读取后续n个操作for (int i = 1; i <= n; i++) {String[] str = sc.nextLine().split(" ");//这里通过数组长度判断put/get操作，也可以通过第0个索引的字符串判断if (str.length == 3) {lfuCache.put(str[1], Integer.parseInt(str[2]), i);} else if (str.length == 2) {lfuCache.get(str[1], i);}}lfuCache.printCaches();}private static class LFUCache {private static int capacity;//缓存中剩余的空间private static int freeCap;private static final HashMap<String, Cache> name2File = new HashMap<>();//按访问次数从少到多，访问时间从老到新（从小到大）对缓存排序private static final PriorityQueue<Cache> pq = new PriorityQueue<>((a, b) ->a.visitCount == b.visitCount ? (a.visitTime - b.visitTime): a.visitCount - b.visitCount);public LFUCache(int capacity) {LFUCache.capacity = capacity;freeCap = capacity;}public void put(String fileName, int fileSize, int visitTime) {if (name2File.containsKey(fileName) || fileSize > capacity) {return;}Cache cache = new Cache(fileName, fileSize, visitTime);if (freeCap < cache.size) {//LFUCache剩余空间不够时，需要将已有缓存移除，直到满足当前新缓存cachewhile (freeCap < cache.size) {if (pq.size() == 0) {return;}//移除时需要将map和pq中的同一个对象都移除Cache removed = pq.poll();name2File.remove(removed.name);freeCap += removed.size;}}//新加入时也要分别存储name2File.put(fileName, cache);pq.offer(cache);freeCap -= fileSize;}public void get(String fileName, int visitTime) {Cache cache = name2File.get(fileName);if (cache == null) {return;}//更新cache访问次数和时间cache.visitCount++;cache.visitTime = visitTime;//这个cache在map和优先队列中是同一个对象，修改了上面两个属性后优先队列并未重新排序//因此这里通过将cache重新加入队列的方式进行重新排序pq.remove(cache);pq.add(cache);}public void printCaches() {Collection<Cache> values = name2File.values();//没有缓存时，打印NONEif (values.size() == 0) {System.out.println("NONE");}StringJoiner sj = new StringJoiner(",");//剩余缓存字典序排序输出values.stream().sorted((a, b) -> a.name.compareTo(b.name)).forEach(a -> sj.add(a.name));System.out.println(sj);}}private static class Cache {String name;int size;int visitCount;//访问时间，值越大访问时间越新int visitTime;public Cache(String name, int size, int visitTime) {this.name = name;this.size = size;this.visitCount = 0;this.visitTime = visitTime;}}
}