JAVA实现的LFU算法

使用JAVA语言实现常用的LFU(Least Frequently Used)算法

定义一个LFUNode类来表示LFU缓存中的节点

java 复制代码
private static class LFUNode<K, V> {
    K key;
    V value;
    int frequency;

    public LFUNode(K k, V v) {
        key = k;
        value = v;
        frequency = 1;
    }
}

接下来,我们创建一个LFUCache类来实现LFU缓存。在初始化函数中,我们需要指定缓存的最大容量。

java 复制代码
public class LFUCache1<K, V> {
    private int capacity;
    private Map<K, LFUNode<K, V>> cacheMap;
    private Map<Integer, LinkedHashSet<LFUNode<K, V>>> frequencyMap;
    private int minFrequency;

    public void init(int size) {
        this.capacity = size;
        cacheMap = new HashMap<>();
        frequencyMap = new HashMap<>();
        minFrequency = 0;
    }
    ...

接下来,我们实现两个辅助方法:

  • addToFrequencyMap:将节点添加到对应频率的链表中。
  • removeFromFrequencyMap:从对应频率的链表中移除节点。
java 复制代码
private void addToFrequencyMap(LFUNode<K, V> node) {
    int frequency = node.frequency;
    frequencyMap.putIfAbsent(frequency, new LinkedHashSet<>());
    frequencyMap.get(frequency).add(node);

    if (frequency == 1) {
        minFrequency = 1;
    }
}
java 复制代码
private void removeFromFrequencyMap(LFUNode<K, V> node) {
    int frequency = node.frequency;
    frequencyMap.get(frequency).remove(node);

    if (frequency == minFrequency && frequencyMap.get(frequency).size() == 0) {
        minFrequency++;
    }
}

最后实现核心方法:get和put

java 复制代码
public V get(K key) {
    if (cacheMap.containsKey(key)) {
        LFUNode<K, V> node = cacheMap.get(key);
        removeFromFrequencyMap(node);
        node.frequency++;
        addToFrequencyMap(node);
        return node.value;
    }
    return null;
}
java 复制代码
public void put(K key, V value) {
    if (capacity <= 0) {
        return;
    }

    if (cacheMap.containsKey(key)) {
        LFUNode<K, V> node = cacheMap.get(key);
        removeFromFrequencyMap(node);
        node.value = value;
        node.frequency++;
        addToFrequencyMap(node);
    } else {
        if (cacheMap.size() >= capacity) {
            LinkedHashSet<LFUNode<K, V>> minFrequencySet = frequencyMap.get(minFrequency);
            LFUNode<K, V> evictNode = minFrequencySet.iterator().next();
            minFrequencySet.remove(evictNode);
            cacheMap.remove(evictNode.key);
        }

        LFUNode<K, V> newNode = new LFUNode<>(key, value);
        cacheMap.put(key, newNode);
        addToFrequencyMap(newNode);
        minFrequency = 1;
    }
}

最终验证结果如下:

java 复制代码
@Test
public void testCase() {
    LFUCache1<Integer, String> cache = new LFUCache1<>();
    cache.init(2);
    cache.put(1, "Hello");
    cache.put(2, "World");
    System.out.println(cache.get(1));  // Output: Hello
    cache.put(3, "Foo");
    System.out.println(cache.get(2));  // Output: null (evicted)
    System.out.println(cache.get(3));  // Output: Foo
}
相关推荐
2301_780789662 小时前
跨平台适配!SDK 游戏盾兼容全终端游戏场景
java·网络·ddos
学长毕设2 小时前
基于springboot的食品仓库管理系统
java·spring boot·后端
滴滴答答哒3 小时前
ASP.NET Core + FaceRecognitionDotNet 人脸识别实战:DI 单例、特征向量持久化与 1:N 比对
后端·asp.net
步行cgn3 小时前
FormHttpMessageConverter 详解:Spring MVC 中表单数据的读写转换器
java·spring·mvc
龙亘川3 小时前
构建城市公共安全数字底座:亘川智城智慧安防系统全维度解读
java·大数据·开发语言·人工智能·信息可视化
金銀銅鐵3 小时前
[Java] 用 CLI 展示 EnumMap 增删键值对时的内部变化
java·源码·ai编程
秋天的怀念_David4 小时前
第二十二夜 · 数字迷雾
java·程序人生·算法
Raas1004 小时前
AI网关部署方案?从部署到上线全流程
java·开发语言·人工智能·gateway·ai网关·企业级ai网关·企业级ai产品
niucloud-admin4 小时前
NIUCLOUD PHP SAAS上门家政使用文档:城市管理
java·前端·php
霸道流氓气质5 小时前
智能客服组件:分层意图识别、RAG Advisor 与人工转接状态机的 Vue3 + Spring AI 生产级实战
java·人工智能·spring