设计LRU缓存结构

吴盐煮_2024-08-11 6:06

设计LRU(最近最少使用)缓存结构，该结构在构造时确定大小，假设大小为 capacity ，操作次数是 n ，并有如下功能:

Solution(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
get(key)：如果关键字 key 存在于缓存中，则返回key对应的value值，否则返回 -1 。
set(key, value)：将记录(key, value)插入该结构，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key-value的数量超过capacity，弹出最久未使用的key-value

提示:

1.某个key的set或get操作一旦发生，则认为这个key的记录成了最常使用的，然后都会刷新缓存。

2.当缓存的大小超过capacity时，移除最不经常使用的记录。

3.返回的value都以字符串形式表达，如果是set，则会输出"null"来表示(不需要用户返回，系统会自动输出)，方便观察

4.函数set和get必须以O(1)的方式运行

5.为了方便区分缓存里key与value，下面说明的缓存里key用""号包裹

class Solution 
{
    int cap;
    list<pair<int,int>> dataList;
    unordered_map<int,list<pair<int,int>>::iterator> um;
public:
 Solution(int capacity)
 {
    cap=capacity;
 }
 
 int get(int key) 
 {
    if(um.find(key)!=um.end())
    {
        int value=um[key]->second;
        dataList.erase(um[key]);
        dataList.push_front(make_pair(key,value));
        um[key]=dataList.begin();
        return value;
    }
    else 
    {
        return -1;    
    }
 }
 
 void set(int key, int value)
{

    if(um.find(key)!=um.end())
    {
        dataList.erase(um[key]);
    }
    else if(um.size()==cap)
    {
        um.erase(dataList.back().first);
        dataList.pop_back();
    }
    dataList.push_front(make_pair(key,value));
    um[key]=dataList.begin();

 }
};

LRU缓存结构具有当最新get或者set后的数据需要在链表中重新设置优先级，即设置为活跃节点；主要利用list作为缓冲区，使用unordered_map可以进行更快地查找；当在链表中插入和删除节点时，也需要在unordered_map中对数据进行相应的更新。