力扣算法题—146LRU缓存机制

【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

【解题思路】

见博客：左神算法进阶班5_4设计可以变更的缓存结构(LRU)

【代码】

class LRUCache {
public:
    LRUCache(int capacity) {
        this->capacity = capacity;
    }

    int get(int key) {
        if (map.find(key) == map.end())
            return -1;
        Node* p = map[key];
        update(p);//更新使用频率
        return p->val;
    }

    void put(int key, int value) {
        if (map.find(key) == map.end())//不存在就存入
        {
            if (this->map.size() == this->capacity)//缓存空间已满
            {
                Node* p = this->head->next;
                this->head->next = p->next;//删除位于链表头部的最不常用的节点
                if (p->next == nullptr)//只有一个数据
                    end = head;
                else
                    p->next->pre = head;
                map.erase(p->key);//从表中删除，以留出空间                
                delete p;
            }
            Node* p = new Node(key, value);//新插入的数据在链表尾
            this->end->next = p;
            p->pre = end;
            end = p;
            map[key] = p;//存入数据
        }
        else//存在，但要更新数的使用频率
        {
            Node* p = map[key];//得到在链表中的位置
            p->val = value;//更新数据值
            update(p);//更新使用频率
        }
    }

private:
    struct Node
    {
        int key;
        int val;
        Node* pre;
        Node* next;
        Node(int k, int v) :key(k), val(v), pre(nullptr), next(nullptr) {}
    };

    int capacity = 0;
    hash_map<int, Node*>map;
    Node* head = new Node(' ', -1);//指向链表的头
    Node* end = head;//指向链表的尾
    void update(Node* p)
    {
        if (p == end)
            return;//p在链表尾部就不用移动了
        Node* q = p->pre;
        q->next = p->next;
        p->next->pre = q;
        end->next = p;
        p->pre = end;//更新p的使用率，并挪至链表尾部
        end = p;
    }
};

/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache* obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj->get(key);
 * obj->put(key,value);
 */

void Test()
{
    LRUCache* rr = new LRUCache(1);
    rr->put(2, 1);
    cout << rr->get(2) << endl;
    rr->put(2, 2);
    cout << rr->get(2) << endl;
    rr->get(2);
    rr->put(3, 2);
    rr->get(2);
    rr->get(3);
    

}