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);
*/