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

提示：

• 1 <= capacity <= 3000
• 0 <= key <= 10000
• 0 <= value <= 105
• 最多调用 2 * 105 次 get 和 put

解题答案

class LRUCache {
    private Map<Integer, Node> map;
    private final int capacity;
    private final Node first;
    private final Node last;

    public LRUCache(int capacity) {
        map = new HashMap<>(capacity);
        this.capacity = capacity;
        first = new Node();
        last = new Node();
        first.next = last;
        last.prev = first;
    }

    public int get(int key) {
        Node node = map.get(key);
        if (node == null) return -1;
        removeNode(node);
        addAfterFirst(node);
        return node.value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        Node node = this.map.get(key);
        if (node != null) {
            node.value = value;
            removeNode(node);
        } else {
            if (map.size() >= this.capacity) {
                removeNode(map.remove(last.prev.key));
            }
            node = new Node(key, value);
            map.put(key, node);
        }
        addAfterFirst(node);
    }

    private void removeNode(Node node) {
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }

    private void addAfterFirst(Node node) {
        node.next = first.next;
        node.next.prev = node;

        node.prev = first;
        first.next = node;
    }

    static class Node {
        int key;
        int value;
        Node prev;
        Node next;

        Node(int key, int value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

        Node() {
        }
    }
}

/**
 * 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);
 */