开启掘金成长之旅！这是我参与「掘金日新计划 · 12 月更文挑战」的第17天，点击查看活动详情
LeetCode 146. LRU Cache
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
提示：
1 <= capacity <= 30000 <= key <= 100000 <= value <= 105- 最多调用
2 * 105次get和put
算法
(双链表+哈希) O(1) 使用两个双链表和一个哈希表：
第一个双链表存储未被使用的位置； 第二个双链表存储已被使用的位置，且按最近使用时间从左到右排好序； 哈希表存储key对应的链表中的节点地址； 初始化：
第一个双链表插入 n 个节点，n 是缓存大小； 第二个双链表和哈希表都为空； get(key)： 首先用哈希表判断key是否存在：
如果key存在，则返回对应的value，同时将key对应的节点放到第二个双链表的最左侧； 如果key不存在，则返回-1； set(key, value)： 首先用哈希表判断key是否存在：
如果key存在，则修改对应的value，同时将key对应的节点放到第二个双链表的最左侧； 如果key不存在： 如果缓存已满，则删除第二个双链表最右侧的节点（上次使用时间最老的节点），同时更新三个数据结构； 否则，插入(key, value)：从第一个双链表中随便找一个节点，修改节点权值，然后将节点从第一个双链表删除，插入第二个双链表最左侧，同时更新哈希表； 时间复杂度分析：双链表和哈希表的增删改查操作的时间复杂度都是 O(1)，所以get和set操作的时间复杂度也都是 O(1)。
ac代码
class LRUCache {
public:
struct Node
{
int val, key;
Node *left, *right;
Node() : key(0), val(0), left(NULL), right(NULL) {}
};
Node *hu, *tu; // hu: head_used, tu: tail_used; head在左侧，tail在右侧
Node *hr, *tr; // hr: head_remains, tr: tail_remains; head在左侧，tail在右侧
int n;
unordered_map<int, Node*> hash;
void delete_node(Node *p)
{
p->left->right = p->right, p->right->left = p->left;
}
void insert_node(Node *h, Node *p)
{
p->right = h->right, h->right = p;
p->left = h, p->right->left = p;
}
LRUCache(int capacity) {
n = capacity;
hu = new Node(), tu = new Node();
hr = new Node(), tr = new Node();
hu->right = tu, tu->left = hu;
hr->right = tr, tr->left = hr;
for (int i = 0; i < n; i ++ )
{
Node *p = new Node();
insert_node(hr, p);
}
}
int get(int key) {
if (hash[key])
{
Node *p = hash[key];
delete_node(p);
insert_node(hu, p);
return p->val;
}
return -1;
}
void put(int key, int value) {
if (hash[key])
{
Node *p = hash[key];
delete_node(p);
insert_node(hu, p);
p->val = value;
return;
}
if (!n)
{
n ++ ;
Node *p = tu->left;
hash[p->key] = 0;
delete_node(p);
insert_node(hr, p);
}
n -- ;
Node *p = hr->right;
p->key = key, p->val = value, hash[key] = p;
delete_node(p);
insert_node(hu, 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);
*/
