LRU-Swift實(shí)現(xiàn)

雙向鏈表+Map實(shí)現(xiàn),get或悲、put镐作、時間復(fù)雜度為O(1).
LRU數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖:


LRU數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),該圖來自https://marcosantadev.com/implement-cache-lru-swift/#cache_lru

LRU

LRU(least recently used) 最近最少使用的 隆箩,核心思想:如果數(shù)據(jù)最近被訪問该贾,將來被訪問的概率也高

步驟:

1.新插入數(shù)據(jù)放在表頭
2.最近訪問數(shù)據(jù)移動到表頭
3.當(dāng)鏈表滿了,就將尾部數(shù)據(jù)丟棄

代碼實(shí)現(xiàn)

// MARK: 輸出打印
protocol Printable {
    func reversePrint()
    func printf()
}

/// 鏈表節(jié)點(diǎn)
class LinkNode<T> {
    var value: T
    var next: LinkNode? = nil // 下一個節(jié)點(diǎn)
    weak var previous: LinkNode? = nil // 前一個節(jié)點(diǎn)
    init(_ value: T) {
        self.value = value
    }
}

// MARK: LRU緩存實(shí)現(xiàn)(雙向鏈表+map)
final class LRUCache<Key, Value> {
    private struct CachePaylaod {
        var key: Key
        var value: Value
    }
    
    private typealias Node = LinkNode<CachePaylaod>
    private var _head: Node?
    private var _tail: Node?
    private var _count: Int = 0
    var count: Int {
        return _count
    }
    
    private var _initCapacity: Int
    
    private var _lruMap: [Key: LinkNode<CachePaylaod>]
    
    init(_ capacity: Int) {
        self._initCapacity = max(0, capacity)
        
        _lruMap = [Key: LinkNode<CachePaylaod>].init(minimumCapacity: capacity)
    }
    
    /// 取值
    func get(_ key: Key) -> Value? {
        if let node = self._lruMap[key] {
            self.moveNodeToHead(node: node)
        }
        return self._lruMap[key]?.value.value
    }
    
    /// 設(shè)置值
    func put(_ key: Key, _ value: Value) {
        let cachePayload = CachePaylaod.init(key: key, value: value)
        /*
        1捌臊、key 存在杨蛋,更新value,并將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)移到鏈表頭部
        2、key不存在,創(chuàng)建新的節(jié)點(diǎn)并拼接到頭部
        3逞力、超過最大容量曙寡,移除最后一個節(jié)點(diǎn)
        */
        if let node = self._lruMap[key] {
            node.value = cachePayload
            moveNodeToHead(node: node)
        }else {
            let node = LinkNode.init(cachePayload)
            appenToHead(newNode: node)
            _lruMap[key] = node
        }
        
        if _count > _initCapacity {
            let nodeRemove = removeLastNode()
            if let key = nodeRemove?.value.key {
                _lruMap[key] = nil
            }
        }
    }
    
    /// 將存在的節(jié)點(diǎn)移到頭部
    private func moveNodeToHead(node: Node) {
        if node === _head {
            return
        }
        let next = node.next
        let previous = node.previous
        if previous === _head {
            previous?.previous = node
        }
        if node === _tail {
            _tail = previous
        }
        previous?.next = next
        next?.previous = previous
        
        node.previous = nil
        node.next = _head
        _head?.previous = node
        _head = node
    }
    
    
    /// 拼接一個新的節(jié)點(diǎn)到頭部
    private func appenToHead(newNode: Node) {
        if _head == nil {
            _head = newNode
            _tail = _head
        }else{
            let temp = newNode
            temp.next = _head
            _head?.previous = temp
            _head = temp
        }
        _count += 1

    }
    
    /// 移除最后一個節(jié)點(diǎn)
    @discardableResult
    private func removeLastNode() -> Node? {
        if let tail = _tail {
            let tailPre = tail.previous
            tail.previous = nil
            tailPre?.next = nil
            _tail = tailPre
            if _count == 1 {
                _head = nil
            }
            _count -= 1
            return tail
        }else {
            return nil
        }

    }
}

extension LRUCache: Printable {
    func reversePrint() {
        var node = _tail
        var ll = [Value]()
        while node != nil {
            ll.append(node!.value.value)
            node = node?.previous
        }
        print(ll)
    }
    
    func printf() {
        var node = _head
        var ll = [Value]()
        while node != nil {
            ll.append(node!.value.value)
            node = node?.next
        }
        print(ll)
    }
}

測試:

let lru = LRUCache<Int, Int>.init(3)
lru.put(1, 1)
lru.put(2, 2)
lru.printf()            打印結(jié)果:[2, 1]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[1, 2]
lru.get(1)            
lru.printf()            打印結(jié)果:[1, 2]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[2, 1]

lru.put(3, 3)
lru.printf()            打印結(jié)果:[3, 1, 2]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[2, 1, 3]
lru.get(2)              
lru.printf()            打印結(jié)果:[2, 3, 1]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[1, 3, 2]
lru.put(4, 4)
lru.printf()            打印結(jié)果:[4, 2, 3]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[3, 2, 4]
lru.get(1)              結(jié)果為nil
lru.printf()            打印結(jié)果:
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:
lru.get(3)
lru.printf()            打印結(jié)果:[3, 4, 2]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[2, 4, 3]
lru.get(4)
lru.printf()            打印結(jié)果:[4, 3, 2]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[2, 3, 4]
lru.put(3, 30)
lru.printf()            打印結(jié)果:[30, 4, 2]
lru.reversePrint()      打印結(jié)果:[2, 4, 30]

demo鏈接

題外話

該代碼實(shí)現(xiàn)leetcode居然編譯報(bào)錯??。不知道是不是泛型的影響寇荧。
雖然得到權(quán)威的認(rèn)證举庶,不過我堅(jiān)信這個實(shí)現(xiàn)沒問題??。
當(dāng)然揩抡,如有問題歡迎各路大神指點(diǎn)??户侥。

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