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
无限进步_几秒前
【C语言】队列(Queue)数据结构的实现与分析
c语言·开发语言·数据结构·c++·算法·链表·visual studio
特立独行的猫a4 分钟前
Google C++ 编码规范核心要点总结 (2025精简版)
开发语言·c++·编码规范
快乐非自愿12 分钟前
Java函数式接口——渐进式学习
java·开发语言·学习
www_stdio12 分钟前
爬楼梯?不,你在攀登算法的珠穆朗玛峰!
前端·javascript·面试
爱吃大芒果13 分钟前
Flutter 表单开发实战:表单验证、输入格式化与提交处理
开发语言·javascript·flutter·华为·harmonyos
风儿你慢慢吹13 分钟前
python __init__.py的意义与使用
python
福尔摩斯张13 分钟前
TCP/IP网络编程深度解析:从Socket基础到高性能服务器构建(超详细)
linux·运维·服务器·开发语言·网络·网络协议·tcp/ip
superman超哥17 分钟前
仓颉语言中网络套接字封装的深度剖析与工程实践
c语言·开发语言·c++·python·仓颉
wanghowie18 分钟前
01.01 Java基础篇|语言基础与开发环境速成
java·开发语言
风止何安啊19 分钟前
🚀别再卷 Redux 了!Zustand 才是 React 状态管理的躺平神器
前端·react.js·面试