運(yùn)用你所掌握的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)漫雷，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè) LRU (最近最少使用) 緩存機(jī)制 恋技。
實(shí)現(xiàn) LRUCache 類(lèi)：
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 存在于緩存中荧降，則返回關(guān)鍵字的值从橘，否則返回 -1 撒妈。
void put(int key, int value) 如果關(guān)鍵字已經(jīng)存在疚察，則變更其數(shù)據(jù)值派继；如果關(guān)鍵字不存在，則插入該組「關(guān)鍵字-值」。當(dāng)緩存容量達(dá)到上限時(shí)秸讹，它應(yīng)該在寫(xiě)入新數(shù)據(jù)之前刪除最久未使用的數(shù)據(jù)值该溯，從而為新的數(shù)據(jù)值留出空間。
進(jìn)階：你是否可以在 O(1) 時(shí)間復(fù)雜度內(nèi)完成這兩種操作绅络？
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 作廢月培，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 作廢嘁字，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
來(lái)源：力扣（LeetCode）
鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache
解題思路
用一個(gè)雙向鏈表和HashMap實(shí)現(xiàn)
雙向鏈表的屬性有：int key，int value杉畜，節(jié)點(diǎn) prev纪蜒，節(jié)點(diǎn) next
HashMap的元素為<key, 節(jié)點(diǎn)>
小技巧：雙向鏈表可以用一個(gè)假的頭節(jié)點(diǎn)和假的尾節(jié)點(diǎn)，這樣添加刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)不用判斷相鄰節(jié)點(diǎn)是否存在
get(int key)：利用Map查詢key對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否存在寻行，不存在直接返回-1霍掺，存在則返回節(jié)點(diǎn)的值并將節(jié)點(diǎn)移到頭部
put(int key, int value)：利用Map查詢key對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)是否存在，如果存在拌蜘，則更新節(jié)點(diǎn)的值并移動(dòng)到頭部杆烁，如果不存在，則添加鍵值對(duì)到Map简卧，添加新節(jié)點(diǎn)到頭部兔魂，并判斷大小是否超過(guò)容量，超過(guò)的話刪除尾部節(jié)點(diǎn)及其所對(duì)應(yīng)Map中的鍵值對(duì)
代碼
class LRUCache {
class DLinkedNode { // 雙向鏈表 + Map
int key;
int value;
DLinkedNode prev;
DLinkedNode next;
public DLinkedNode() {
}
public DLinkedNode(int key, int value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
}
private final Map<Integer, DLinkedNode> cache = new HashMap<>();
private int size;
private final int capacity;
private final DLinkedNode head, tail; // 輔助頭, 輔助尾
public LRUCache(int capacity) {
this.size = 0;
this.capacity = capacity;
// 使用偽頭部和偽尾部
head = new DLinkedNode();
tail = new DLinkedNode();
head.next = tail;
tail.prev = head;
}
public int get(int key) {
DLinkedNode node = cache.get(key);
if (node == null) {
return -1;
} else {
moveToHead(node);
return node.value;
}
}
public void put(int key, int value) {
DLinkedNode node = cache.get(key);
if (node == null) { // 不存在, 添加新值
node = new DLinkedNode(key, value);
cache.put(key, node); // 添加到Map
addToHead(node); // 添加到頭部
size++;
if (size > capacity) { // 如果緩存滿了
DLinkedNode tail = removeTail();
cache.remove(tail.key); // 刪除Map中對(duì)應(yīng)的
size--;
}
} else { // 如果存在, 更新舊值, 并將節(jié)點(diǎn)移到頭部
node.value = value;
moveToHead(node);
}
}
private DLinkedNode removeTail() {
DLinkedNode result = tail.prev;
removeNode(result);
return result;
}
private void addToHead(DLinkedNode node) {
node.prev = head;
node.next = head.next;
head.next.prev = node;
head.next = node;
}
private void moveToHead(DLinkedNode node) {
removeNode(node);
addToHead(node);
}
private void removeNode(DLinkedNode node) {
node.prev.next = node.next;
node.next.prev = node.prev;
}
}
