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460. LFU 缓存
请你为 最不经常使用（LFU）缓存算法设计并实现数据结构。
实现 LFUCache 类：
- LFUCache(int capacity) - 用数据结构的容量 capacity 初始化对象
- int get(int key) - 如果键存在于缓存中，则获取键的值，否则返回 -1。
- void put(int key, int value) - 如果键已存在，则变更其值；如果键不存在，请插入键值对。当缓存达到其容量时，则应该在插入新项之前，使最不经常使用的项无效。在此问题中，当存在平局（即两个或更多个键具有相同使用频率）时，应该去除 最近最久未使用 的键。 注意「项的使用次数」就是自插入该项以来对其调用 get 和 put 函数的次数之和。使用次数会在对应项被移除后置为 0 。
为了确定最不常使用的键，可以为缓存中的每个键维护一个 使用计数器 。使用计数最小的键是最久未使用的键。
当一个键首次插入到缓存中时，它的使用计数器被设置为 1 (由于 put 操作)。对缓存中的键执行 get 或 put 操作，使用计数器的值将会递增。
示例：
输入：
["LFUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [3], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出：
[null, null, null, 1, null, -1, 3, null, -1, 3, 4]
解释：
// cnt(x) = 键 x 的使用计数
// cache=[] 将显示最后一次使用的顺序（最左边的元素是最近的）
LFUCache lFUCache = new LFUCache(2);
lFUCache.put(1, 1); // cache=[1,_], cnt(1)=1
lFUCache.put(2, 2); // cache=[2,1], cnt(2)=1, cnt(1)=1
lFUCache.get(1); // 返回 1
// cache=[1,2], cnt(2)=1, cnt(1)=2
lFUCache.put(3, 3); // 去除键 2 ，因为 cnt(2)=1 ，使用计数最小
// cache=[3,1], cnt(3)=1, cnt(1)=2
lFUCache.get(2); // 返回 -1（未找到）
lFUCache.get(3); // 返回 3
// cache=[3,1], cnt(3)=2, cnt(1)=2
lFUCache.put(4, 4); // 去除键 1 ，1 和 3 的 cnt 相同，但 1 最久未使用
// cache=[4,3], cnt(4)=1, cnt(3)=2
lFUCache.get(1); // 返回 -1（未找到）
lFUCache.get(3); // 返回 3
// cache=[3,4], cnt(4)=1, cnt(3)=3
lFUCache.get(4); // 返回 4
// cache=[3,4], cnt(4)=2, cnt(3)=3
解题思路
将键值对和使用频率封装成为node对象，使用map记录key和node的映射关系。对于每个使用频率，维护一个linkedSet记录使用的顺序，就可以做到每次删除使用频率最少的并且最近未使用的
代码
class LFUCache {
Map<Integer,Node> map=new HashMap();
int size,cap;
int min=1;
Map<Integer,LinkedHashSet<Node>> freq=new HashMap<>();
public LFUCache(int capacity) {
size=0;
cap=capacity;
}
public int get(int key) {
if(!map.containsKey(key))
return -1;
Node node = map.get(key);
freq.get(node.cnt).remove(node);
if(node.cnt==min&&freq.get(min).isEmpty())
min=node.cnt+1;
node.cnt++;
if(!freq.containsKey(node.cnt))
freq.put(node.cnt,new LinkedHashSet<>());
freq.get(node.cnt).add(node);
return node.value;
}
public void put(int key, int value) {
if(cap==0) return;
if(map.containsKey(key))
{
Node node = map.get(key);
freq.get(node.cnt).remove(node);
if(node.cnt==min&&freq.get(min).isEmpty())
min=node.cnt+1;
node.cnt++;
node.value=value;
}else{
if(size==cap)
{
LinkedHashSet<Node> set = freq.get(min);
Node de = set.iterator().next();
set.remove(de);
map.remove(de.key);
size--;
}
Node node=new Node(key,value);
map.put(key,node);
min=1;
size++;
}
Node cur=map.get(key);
if(!freq.containsKey(cur.cnt))
freq.put(cur.cnt,new LinkedHashSet<>());
freq.get(cur.cnt).add(cur);
}
class Node{
int cnt,key,value;
Node(int k,int v)
{
key=k;
value=v;
cnt=1;
}
}
}
/**
* Your LFUCache object will be instantiated and called as such:
* LFUCache obj = new LFUCache(capacity);
* int param_1 = obj.get(key);
* obj.put(key,value);
*/
