Leetcode刷题java之146. LRU缓存机制（一天一道编程题之三十三天）

朱雀 2023-07-19 10:41 153阅读 0赞

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执行用时 :29 ms, 在所有 Java 提交中击败了41.46% 的用户

内存消耗 :53.5 MB, 在所有 Java 提交中击败了71.48%的用户

题目：

运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个 LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。

获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。  
写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最久未使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

示例:

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /\* 缓存容量 \*/ );

cache.put(1, 1);  
cache.put(2, 2);  
cache.get(1); // 返回 1  
cache.put(3, 3); // 该操作会使得密钥 2 作废  
cache.get(2); // 返回 -1 (未找到)  
cache.put(4, 4); // 该操作会使得密钥 1 作废  
cache.get(1); // 返回 -1 (未找到)  
cache.get(3); // 返回 3  
cache.get(4); // 返回 4

来源：力扣（LeetCode）  
链接：https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache  
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思路：

参考：

[https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/solution/lru-ce-lue-xiang-jie-he-shi-xian-by-labuladong/][https_leetcode-cn.com_problems_lru-cache_solution_lru-ce-lue-xiang-jie-he-shi-xian-by-labuladong]

class Node {
        public int key, val;
        public Node next, prev;
        public Node(int k, int v) {
            this.key = k;
            this.val = v;
        }
    }
    
    class DoubleList {  
        private Node head, tail; // 头尾虚节点
        private int size; // 链表元素数
    
        public DoubleList() {
            head = new Node(0, 0);
            tail = new Node(0, 0);
            head.next = tail;
            tail.prev = head;
            size = 0;
        }
    
        // 在链表头部添加节点 x
        public void addFirst(Node x) {
            x.next = head.next;
            x.prev = head;
            head.next.prev = x;
            head.next = x;
            size++;
        }
    
        // 删除链表中的 x 节点（x 一定存在）
        public void remove(Node x) {
            x.prev.next = x.next;
            x.next.prev = x.prev;
            size--;
        }
        
        // 删除链表中最后一个节点，并返回该节点
        public Node removeLast() {
            if (tail.prev == head)
                return null;
            Node last = tail.prev;
            remove(last);
            return last;
        }
        
        // 返回链表长度
        public int size() { return size; }
    }
    
    
    class LRUCache {
        // key -> Node(key, val)
        private HashMap<Integer, Node> map;
        // Node(k1, v1) <-> Node(k2, v2)...
        private DoubleList cache;
        // 最大容量
        private int cap;
        
        public LRUCache(int capacity) {
            this.cap = capacity;
            map = new HashMap<>();
            cache = new DoubleList();
        }
        
        public int get(int key) {
            if (!map.containsKey(key))
                return -1;
            int val = map.get(key).val;
            // 利用 put 方法把该数据提前
            put(key, val);
            return val;
        }
        
        public void put(int key, int val) {
            // 先把新节点 x 做出来
            Node x = new Node(key, val);
            
            if (map.containsKey(key)) {
                // 删除旧的节点，新的插到头部
                cache.remove(map.get(key));
                cache.addFirst(x);
                // 更新 map 中对应的数据
                map.put(key, x);
            } else {
                if (cap == cache.size()) {
                    // 删除链表最后一个数据
                    Node last = cache.removeLast();
                    map.remove(last.key);
                }
                // 直接添加到头部
                cache.addFirst(x);
                map.put(key, x);
            }
        }
    }

[https_leetcode-cn.com_problems_lru-cache_solution_lru-ce-lue-xiang-jie-he-shi-xian-by-labuladong]: https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/solution/lru-ce-lue-xiang-jie-he-shi-xian-by-labuladong/