Leetcode 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) 以 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 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

java 复制代码

/**
2024年7月20日16:38:09
定义node，要把key，value存取起来，同时记录前向节点，后向节点
然后维护这样一个节点的关系；
然后再用一个map就存储元素；

add元素，先put进map，然后更新节点关系；
如果超出size，再更新节点关系，移除map里老元素

get元素，就是正常get，get完需要把当前节点的位置移动到
最新的位置
 */
class LRUCache {

    private class Node{
        // key这个字段是为了容量超出限制时，可以快速的移除多余的元素
        int key;
        int value;
        Node prev;
        Node next;

        public Node(){}

        public Node(int key,int value){
            this.key=key;
            this.value=value;
        }
    }

    private Map<Integer,Node> cache;
    private int capacity;
    private Node head, tail;

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity=capacity;
        cache=new HashMap<>(capacity);
        head=new Node();
        tail=new Node();
        head.next=tail;
        tail.prev=head;
    }
    
    public int get(int key) {
        Node node=cache.get(key);
        if(node==null){
            return -1;
        }
        move2Head(node);
        return node.value;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        Node node=cache.get(key);
        if(node==null){
            Node newNode=new Node(key,value);
            cache.put(key,newNode);
            addNode(newNode);
            if(cache.size()>capacity){
                Node tailNode=popTail();
                cache.remove(tailNode.key);
            }
        } else{
            // 相同的key，value可能更新
            node.value=value;
            move2Head(node);
        }
    }

    private void move2Head(Node node){
        removeNode(node);
        addNode(node);
    }

    private void addNode(Node node){
        node.next=head.next;
        node.prev=head;
        head.next.prev=node;
        head.next=node;
    }

    private void removeNode(Node node){
        node.prev.next=node.next;
        node.next.prev=node.prev;
    }

    private Node popTail(){
        Node tailNode=tail.prev;
        removeNode(tailNode);
        return tailNode;
    }


}

/**
 * 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);
 */