剑指 Offer II 031. 最近最少使用缓存

这是我参与11月更文挑战的第11天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

实现 LRUCache 类：

• LRUCache(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存

• int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。

• void put(int key, int value)

  • 如果关键字已经存在，则变更其数据值；

  • 如果关键字不存在，则插入该组「关键字-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。

• 示例：

输入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1);    // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废，缓存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废，缓存是 {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

来源：力扣（LeetCode） 链接：leetcode-cn.com/problems/Or…

思路

• 首先梳理思路最先确定的是get函数

  • 如果去的节点为空，那么返回-1,否则就将这个节点移到最尾部

  • 如果命中缓存，那么久将对应的这个双向链表中的节点移到尾部

• 其次确定好双向链表的三个函数，移动到尾部，删除元素，插入元素
  • 主要是维护两个哨兵节点，就是下面代码中的head/tail

  • 最后是构造一个双向链表，确定好这几步骤，剩下的就是对链表操作的基本功

class ListNode{
    public int key;
    public int value;
    public ListNode next;
    public ListNode prev;

    public ListNode(int k, int v) {
        key = k;
        value = v;
    }
}
    
class LRUCache {
    private ListNode head;
    private ListNode tail;
    private Map<Integer, ListNode> map;
    int capacity;
    
    public LRUCache(int cap) {
        map = new HashMap<>();
        
        head = new ListNode(-1, -1);
        tail = new ListNode(-1, -1);
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
        
        capacity = cap;
    }
    
    public int get(int key) {
        ListNode node = map.get(key);
        if (node == null) {
            return -1;
        }
        
        moveToTail(node, node.value);
        
        return node.value;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        if (map.containsKey(key)) {
            moveToTail(map.get(key), value);
        } else {
            if (map.size() == capacity) {
                ListNode toBeDeleted = head.next;
                deleteNode(toBeDeleted);
                
                map.remove(toBeDeleted.key);
            }
            
            ListNode node = new ListNode(key, value);
            insertToTail(node);
            
            map.put(key, node);
        }
    }
    
    private void moveToTail(ListNode node, int newValue) {
        deleteNode(node);

        node.value = newValue;
        insertToTail(node);
    }
    
    private void deleteNode(ListNode node) {
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }
    
    private void insertToTail(ListNode node) {
        tail.prev.next = node;
        node.prev = tail.prev;
        node.next = tail;
        tail.prev = node;
    }
}