题目:
请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。
实现 LRUCache
类:
LRUCache(int capacity)
以 正整数 作为容量capacity
初始化 LRU 缓存int get(int key)
如果关键字key
存在于缓存中,则返回关键字的值,否则返回-1
。void put(int key, int value)
如果关键字key
已经存在,则变更其数据值value
;如果不存在,则向缓存中插入该组key-value
。如果插入操作导致关键字数量超过capacity
,则应该 逐出 最久未使用的关键字。
函数 get
和 put
必须以 O(1)
的平均时间复杂度运行。
方法:灵神 图书类比,头插 + 哈希表
代码:
class LRUCache {private static class Node {int key, value;Node prev, next;Node(int k, int v) {key = k;value = v;}}private final int capacity;private final Node dummy = new Node(0, 0); // 哨兵节点 private final Map<Integer, Node> keyToNode = new HashMap<>();public LRUCache(int capacity) {this.capacity = capacity;dummy.prev = dummy;dummy.next = dummy;}public int get(int key) {Node node = getNode(key);return node != null ? node.value : -1;}public void put(int key, int value) {Node node = getNode(key);if (node != null) {node.value = value;return;}node = new Node(key, value); // 新书keyToNode.put(key, node);pushFront(node); // 放最上面if (keyToNode.size() > capacity) { // 书太多了Node backNode = dummy.prev;keyToNode.remove(backNode.key);remove(backNode); // 去掉最后一本书}}private Node getNode(int key) {if (!keyToNode.containsKey(key)) { // 没有这本书return null;}Node node = keyToNode.get(key); // 有这本书remove(node); // 把这本书抽出来pushFront(node);return node;}// 删除一个节点,抽出一本书private void remove(Node x) {x.prev.next = x.next;x.next.prev = x.prev;}// 在链表头添加一个节点,把一本书放在最上面private void pushFront(Node x) {x.prev = dummy;x.next = dummy.next;x.prev.next = x;x.next.prev = x;}
}