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

class LRUCache {
//双向链表 + Map
    class Node{
        int key;
        int value;
        Node left;
        Node right;
        Node(){}
        Node(int key, int value){
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }
    
    Node head,tail;
    int size;
    int capacity;
    private Map<Integer, Node> map;

    public LRUCache(int capacity) {
        map = new HashMap<>(capacity);
        head = new Node();
        tail = new Node();
        head.right = tail;
        tail.left = head;
        size = 0;
        this.capacity = capacity;
    }
    /**
    包含key则把节点放到头部。
     */
    public int get(int key) {
        if(map.containsKey(key)){
           Node node = map.get(key);
            removeFrom(node);
            addToHead(node);
            return node.value;
        }
        return -1;
    }
    /**
    1.包含key，则更新值并把节点移动到头部
    2.不包含key，则更新size并把节点移动到首部
    最后判断是否超出容量，删除超出的node（链表、map）
     */
    public void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            Node node = map.get(key);
            node.value = value;
            map.put(key,node);
            removeFrom(node);
            addToHead(node);
        }else{
            Node node = new Node(key, value);
            map.put(key, node);
            addToHead(node);
            this.size++;
        }
        if(this.size > this.capacity){
            int toRemKey = removeTail();
            map.remove(toRemKey);
        }
    }
    private int removeTail(){
        Node toRemove = tail.left;
        toRemove.left.right = tail;
        tail.left = toRemove.left;
        toRemove.left = null;
        toRemove.right = null;
        size--;
        return toRemove.key;
    }
    private void addToHead(Node node){
        node.left = head;
        node.right = head.right;
        head.right.left = node;
        head.right = node;
    }
    private void removeFrom(Node node){
        node.left.right = node.right;
        node.right.left = node.left;
    }
}

/**
 * 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);
 */