leetcode 146. LRU缓存机制

题目描述

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近最少使用的数据值,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

题解

主要需要解决的问题就是如何在 O(1) 时间之内找出最近最少使用的值,所以使用了双链表,head 指向双链表的头,tail 指向尾,每次进行 Get, Put 操作时,就把 key 所对应的值 node 移到链表头,tail 所指向的尾部就是最近最少使用的值

示例代码(go)

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type Node struct {
key int
value int
pre *Node
next *Node
}

type LRUCache struct {
capacity int
hash map[int]*Node
head *Node
tail *Node
}

func Constructor(capacity int) LRUCache {
cache := LRUCache{capacity: capacity, hash: make(map[int]*Node)}
cache.head = &Node{}
cache.tail = &Node{}
cache.head.next = cache.tail
cache.tail.pre = cache.head
return cache
}

func (this *LRUCache) Get(key int) int {
node, ok := this.hash[key]
if !ok {
return -1
}
this.remove(node)
this.setHead(node)
return node.value
}

func (this *LRUCache) Put(key int, value int) {
if node, ok := this.hash[key]; ok {
node.value = value
this.remove(node)
this.setHead(node)
} else {
if len(this.hash) >= this.capacity {
delete(this.hash, this.tail.pre.key)
this.remove(this.tail.pre)
}
this.hash[key] = &Node{key: key, value: value}
this.setHead(this.hash[key])
}
}

func (this *LRUCache) setHead(node *Node) {
headNext := this.head.next
this.head.next = node
node.pre = this.head
node.next = headNext
headNext.pre = node
}

func (this *LRUCache) remove(node *Node) {
node.pre.next = node.next
node.next.pre = node.pre
}