Python面试题:在 Python 中,如何实现一个 LRU(最近最少使用)缓存?

在 Python 中,可以使用 collections.OrderedDictfunctools.lru_cache 来实现一个 LRU(最近最少使用)缓存。functools.lru_cache 是一个内置装饰器,可以直接用于缓存函数的结果。而如果你想实现一个自定义的 LRU 缓存,可以使用 collections.OrderedDict

下面是使用 collections.OrderedDict 实现一个简单的 LRU 缓存的示例:

python 复制代码
from collections import OrderedDict

class LRUCache:
    def __init__(self, capacity: int):
        self.cache = OrderedDict()
        self.capacity = capacity

    def get(self, key: int) -> int:
        if key not in self.cache:
            return -1
        else:
            self.cache.move_to_end(key)  # 将访问的key移动到末尾
            return self.cache[key]

    def put(self, key: int, value: int) -> None:
        if key in self.cache:
            self.cache.move_to_end(key)
        self.cache[key] = value
        if len(self.cache) > self.capacity:
            self.cache.popitem(last=False)  # 弹出最左侧(最旧)的元素

# 使用示例
lru_cache = LRUCache(2)
lru_cache.put(1, 1)
lru_cache.put(2, 2)
print(lru_cache.get(1))  # 返回 1
lru_cache.put(3, 3)      # 移除键 2
print(lru_cache.get(2))  # 返回 -1 (未找到)
lru_cache.put(4, 4)      # 移除键 1
print(lru_cache.get(1))  # 返回 -1 (未找到)
print(lru_cache.get(3))  # 返回 3
print(lru_cache.get(4))  # 返回 4

在这个实现中,LRUCache 类使用 OrderedDict 来保持插入元素的顺序。put 方法在插入新元素时,如果超过容量限制,则移除最旧的元素。get 方法在访问元素时,将其移动到末尾,以表示最近访问。

此外,如果你希望更方便地使用 LRU 缓存,可以直接使用 functools.lru_cache 装饰器。以下是一个示例:

python 复制代码
from functools import lru_cache

@lru_cache(maxsize=2)
def some_expensive_function(n):
    print(f"Computing {n}")
    return n * n

# 使用示例
print(some_expensive_function(2))  # 输出 "Computing 2" 和 4
print(some_expensive_function(3))  # 输出 "Computing 3" 和 9
print(some_expensive_function(2))  # 直接输出 4,不会打印 "Computing 2"
print(some_expensive_function(4))  # 输出 "Computing 4" 和 16
print(some_expensive_function(3))  # 再次计算 3,因为之前的结果已被移除

使用 lru_cache 装饰器,可以轻松为函数添加缓存功能,并且不需要手动管理缓存的逻辑。maxsize 参数指定了缓存的最大容量。

相关推荐
傻乐u兔1 小时前
C语言进阶————指针4
c语言·开发语言
大模型玩家七七1 小时前
基于语义切分 vs 基于结构切分的实际差异
java·开发语言·数据库·安全·batch
历程里程碑1 小时前
Linux22 文件系统
linux·运维·c语言·开发语言·数据结构·c++·算法
牛奔2 小时前
Go 如何避免频繁抢占?
开发语言·后端·golang
寻星探路6 小时前
【深度长文】万字攻克网络原理:从 HTTP 报文解构到 HTTPS 终极加密逻辑
java·开发语言·网络·python·http·ai·https
lly2024067 小时前
Bootstrap 警告框
开发语言
2601_949146538 小时前
C语言语音通知接口接入教程:如何使用C语言直接调用语音预警API
c语言·开发语言
陌上丨8 小时前
Redis的Key和Value的设计原则有哪些?
数据库·redis·缓存
曹牧8 小时前
Spring Boot:如何测试Java Controller中的POST请求?
java·开发语言