【leetcode题解C++】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)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 getput 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

示例:

复制代码
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

思路:无需多言,LRU是通过一个双向链表(有空的头、尾节点)和一个HashMap实现的,通过把最近使用过的节点放到链表头 ,然后在空间不足的时候剔除链表尾的节点来实现的。其中,HashMap主要用来记录一个节点是否存在,并提供用key来寻找对应节点相关数据的功能。

代码实现:

cpp 复制代码
struct LinkedNode {
    int key_, value_;
    LinkedNode *prev;
    LinkedNode *next;
    LinkedNode()
        : key_(0), value_(0), prev(nullptr), next(nullptr) {}
    LinkedNode(int key, int value)
        : key_(key), value_(value), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};

class LRUCache {
private:
    int size_, capacity_;
    LinkedNode *head;
    LinkedNode *tail;
    unordered_map<int, LinkedNode*> cache;

public:
    LRUCache(int capacity)
        : capacity_(capacity), size_(0) {
            head = new LinkedNode();
            tail = new LinkedNode();
            head->next = tail;
            tail->prev = head;
        }
    
    void put(int key, int value) {
        if(!cache.count(key)) { // 不存在这个页
            LinkedNode *node = new LinkedNode(key, value);
            cache[key] = node;
            addToHead(node);
            ++size_;
            if(capacity_ < size_) {
                LinkedNode *LRU = removeFromTail();
                cache.erase(LRU->key_);
                delete LRU;
                --size_;
            }
        }
        else if(cache.count(key)) {
            LinkedNode *node = cache[key];
            node->value_ = value;
            moveToHead(node);
        }
    }

    int get(int key) {
        if(!cache.count(key)) { // 不存在这个页
            return -1;
        }
        else {
            LinkedNode *node = cache[key];
            moveToHead(node);
            return node->value_;
        }
    }

    void addToHead(LinkedNode *node) {
        head->next->prev = node;
        node->next = head->next;
        node->prev = head;
        head->next = node;
    }

    void removeNode(LinkedNode *node) {
        node->next->prev = node->prev;
        node->prev->next = node->next;
    }

    void moveToHead(LinkedNode *node) {
        removeNode(node);
        addToHead(node);
    }

    LinkedNode *removeFromTail() {
        LinkedNode *node = tail->prev;
        removeNode(node);
        return node;
    }
};
相关推荐
水木流年追梦几秒前
CodeTop Top 300 热门题目10-验证IP地址
python·网络协议·tcp/ip·算法·leetcode
样例过了就是过了1 分钟前
LeetCode热题100 乘积最大子数组
c++·算法·leetcode·动态规划
minji...3 分钟前
Linux 线程同步与互斥(六) 线程安全与重入问题,死锁,线程done
linux·运维·开发语言·数据库·c++·算法·安全
yuanyuan2o25 分钟前
GDB 调试指南
c语言·c++·算法
cpp_25012 小时前
P1024 [NOIP 2001 提高组] 一元三次方程求解
数据结构·c++·算法·题解·二分答案·洛谷·csp
田梓燊9 小时前
力扣:23.合并 K 个升序链表
算法·leetcode·链表
张健115640964811 小时前
使用信号量限制并发数量
开发语言·c++
jc062011 小时前
6.1云原生之Docker
c++·docker·云原生
叶子野格14 小时前
《C语言学习:指针》12
c语言·开发语言·c++·学习·visual studio
Fᴏʀ ʏ꯭ᴏ꯭ᴜ꯭.14 小时前
《redis-cluster 集群部署完全手册(含扩容+缩容)》
数据库·redis·缓存