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- 一、题目
- [二、C# 题解](# 题解)
一、题目
设计和构建一个"最近最少使用"缓存，该缓存会删除最近最少使用的项目。缓存应该从键映射到值(允许你插入和检索特定键对应的值)，并在初始化时指定最大容量。当缓存被填满时，它应该删除最近最少使用的项目。
它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put。
获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。
示例:
LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );
cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1); // 返回 1
cache.put(3, 3); // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2); // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4); // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1); // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3); // 返回 3
cache.get(4); // 返回 4
二、C# 题解
LRU 的思想就是将不常使用的元素优先级设置最低。因此算法规则如下：
- 新数据插入到链表头部；
- 当缓存命中（即缓存数据被访问），数据要移到表头；
- 当链表满的时候，将链表尾部的数据丢弃。
这里使用数组存储链表结构，因为简单高效。
csharp
public class LRUCache {
private struct Node
{
public int Key, Value, Left, Right;
}
private int _cap, _size;
private Node[] _list; // 带头结点的双向链表数组实现，_list[0] 作为头结点
private int FirstPos { // 第一个结点的物理位置存储在 _list[0].Right 中
get => _list[0].Right;
set => _list[0].Right = value;
}
private int RearPos { // 尾结点的物理位置存储在 _list[0].Left 中
get => _list[0].Left;
set => _list[0].Left = value;
}
private Dictionary<int, int> _dic;
public LRUCache(int capacity) {
_cap = capacity;
_size = 0;
_list = new Node[_cap + 1]; // _list[0] 用作 head 结点，存储 first 和 rear 位置
_dic = new Dictionary<int, int>(); // 记录 key 所在结点的位置 pos
}
public int Get(int key) {
// Cache 中存在 key，则将其移到表头，并返回对应的 value
if (_dic.TryGetValue(key, out int pos)) {
MoveToFirst(pos);
return _list[pos].Value;
}
// 不存在，返回 -1
return -1;
}
public void Put(int key, int value) {
// Cache 中存在 key，则将其移到表头，并更新 value
if (_dic.TryGetValue(key, out int pos)) {
MoveToFirst(pos);
_list[pos].Value = value;
}
// 不存在 key
else {
// 链表未满，则直接插入新结点
if (_size < _cap) {
AddNode(key, value, ++_size); // 新结点的物理位置在数组的下一个位置
_dic.Add(key, _size); // 添加 key 的记录
}
// 链表已满，需要移除尾结点，将新结点插入表头
else {
int rear = RearPos; // 记录此时的尾结点位置
ReMoveAt(rear); // 移除尾结点
_dic.Remove(_list[rear].Key);
AddNode(key, value, rear); // 向表头插入新结点，物理位置就存储在刚删掉的尾结点 rear 处
_dic.Add(key, rear);
}
}
}
// 向表头插入结点，结点存储在 _list[pos] 的位置中
private void AddNode(int key, int value, int pos) {
// 创建结点
_list[pos].Key = key;
_list[pos].Value = value;
// 插入表头
_list[pos].Left = 0;
_list[pos].Right = FirstPos;
_list[FirstPos].Left = pos;
FirstPos = pos;
}
// 将 pos 位置处的结点移到表头
private void MoveToFirst(int pos) {
ReMoveAt(pos); // 将该结点从链表中移出
AddNode(_list[pos].Key, _list[pos].Value, pos); // 再插入表头
}
// 将 _list[pos] 处的结点从链表中移除
private void ReMoveAt(int pos) {
int leftPos = _list[pos].Left;
int rightPos = _list[pos].Right;
_list[leftPos].Right = rightPos;
_list[rightPos].Left = leftPos;
}
}
/**
* 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);
*/- 时间：176 ms，击败 100.00% 使用 C# 的用户
- 内存：64.35 MB，击败 85.71% 使用 C# 的用户