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LRU 缓存
题目描述
注意点
- 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
解答思路
- 如果想以O(1)的速度进行get，则需要将对应的key、value存到map中
- 如果想以O(1)的速度进行put，又因为插入的时候可能由于空间已满需要将最久未使用的关键字，元素始终都在进行移动，所以需要使用链表来存储节点
- 如果使用map存储key、value，链表中每个节点存储key、value，则在get某个节点需要将其移动到链表头部时查找该节点需要花费O(n)的时间，不满足题意，所以应该map存储的key为对应关键字的key，而存储的value应该是该key对应的链表节点
代码
class LRUCache {class DoublyLinkedList {int key;int value;DoublyLinkedList prev;DoublyLinkedList next;DoublyLinkedList() {}DoublyLinkedList(int key, int value) {this.key = key;this.value = value;}}int size;DoublyLinkedList head;DoublyLinkedList tail;Map<Integer, DoublyLinkedList> map;public LRUCache(int capacity) {size = capacity;map = new HashMap<>(capacity);head = new DoublyLinkedList();tail = new DoublyLinkedList();head.next = tail;tail.prev = head;}public int get(int key) {DoublyLinkedList node = map.get(key);if (node == null) {return -1;}// 将该节点移动到链表头部removeNode(node);moveToHead(node);return node.value;}public void put(int key, int value) {DoublyLinkedList node = new DoublyLinkedList(key, value);// key在链表中已存在，只更新了value值，则直接对map进行更新即可，还要将新节点移动到链表头部if (map.containsKey(key)) {DoublyLinkedList oldNode = map.get(key);removeNode(oldNode);map.put(key, node);moveToHead(node);return;}// key在链表中不存在，且链表还有多余空间，则只需要将新节点插到链表头部if (map.size() < size) {moveToHead(node);map.put(key, node);} else {// key在链表中不存在，且链表已满，则需要删除链表尾，同时将新节点插到链表头部map.remove(tail.prev.key);removeNode(tail.prev);moveToHead(node);map.put(key, node);}}public void moveToHead(DoublyLinkedList node) {DoublyLinkedList tmp = head.next;head.next = node;node.prev = head;node.next = tmp;tmp.prev = node;}public void removeNode(DoublyLinkedList node) {DoublyLinkedList prevNode = node.prev;DoublyLinkedList nextNode = node.next;prevNode.next = nextNode;nextNode.prev = prevNode;}
}
关键点
- map中存储的value为key对应的链表中的节点
- 如果能成功get到值，则需要将该节点移动到链表的头部，移动时，还要删除链表中老位置的该节点
- 在put时，如果此时链表和map中已经有该关键字，只是更新其value值，则需要更新其在链表中的节点值，同时将该节点移动到链表同步；如果没有该关键字但是链表空间足够，则只需要建一个新节点插到链表头部即可；如果没有该关键字且链表空间已满，则需要将尾部节点删掉，再将新节点插入到头部
- 在增加和删除链表节点时同时也要对map中的相应值进行更新
