力扣-146-lRU缓存

146. LRU 缓存

请你设计并实现一个满足  LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。

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 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。

函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

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

LRU简言之就是：由于计算机缓存有限，如果缓存满了就得删除一些东西，给新内容留下空间，而LRU就根据最近使用情况来进行删除，留下最近使用的，剔除最久未使用的

注意：

• 首先看到key-value第一想到的就是map，
• 题中又说对于put和get要使用o(1)的时间复杂度，而put需要进行查找、插入、删除操作，get需要也查找操作，哈希表查找快但无序、链表查找慢但插入快，而删除操作需要知道待删结点的前驱结点，在o(1)复杂度下选择使用双向链表，所以此题应选择哈希map+双向链表，
• 此后已经知道要用链表，所以对于插入和删除结点为避免访问越界并简化操作可以使用虚拟头结点和虚拟尾结点
• 至此，按题中要求一步一步写出即可

class LRUCache {
struct Listnode{
    int key,value;
    Listnode *next;
    Listnode *per;
    Listnode(): key(0),value(0),next(NULL),per(NULL){}
    Listnode(int key,int value): key(key),value(value),next(NULL),per(NULL){}
};
private:
    unordered_map<int,Listnode*> map;
    Listnode *dummyhead;
    Listnode *dummytail;
    int capacity;
    int size;
public:
    LRUCache(int capacity): capacity(capacity),size(0){
        dummyhead=new Listnode();
        dummytail=new Listnode();
        dummyhead->next=dummytail;
        dummytail->per=dummyhead;
    }
    
    int get(int key) {
        if(!map.count(key)){
            return -1;
        }
        Listnode *node=map[key];
        moveToHead(node);
        return node->value;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if(!map.count(key)){
            Listnode *node=new Listnode(key,value);
            addToHead(node);
            map[key]=node;
            ++size;
            if(size>capacity){
                Listnode *delNode=dummytail->per;
                removeNode(delNode);
                map.erase(delNode->key);
                delete delNode;
                --size;
            }
        }else{
            Listnode *node=map[key];
            moveToHead(node);
            node->value=value;
        }
    }
    void addToHead(Listnode *node){
        node->per=dummyhead;
        node->next=dummyhead->next;
        dummyhead->next->per=node;
        dummyhead->next=node;
    }
    void removeNode(Listnode *node){
        node->per->next=node->next;
        node->next->per=node->per;
    }
    void moveToHead(Listnode *node){
        removeNode(node);
        addToHead(node);
    }
};