LeetCode Hot100 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。

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

双向链表维护头尾节点，用哈希表键值对寻找节点。

代码

cpp 复制代码

class lrulist
{
    public:
        int val;
        int key;
        lrulist* next;
        lrulist* last;
        lrulist(int value, int k) : val(value), key(k), next(nullptr), last(nullptr){}
};
class LRUCache {
public:
    unordered_map<int, lrulist*> hashmap;
    lrulist* back;
    lrulist* front;
    int size;
    int cap;
    void push_front(int value, int key)
    {
        lrulist* newnode = new lrulist(value, key);
        hashmap[key] = newnode;
        if(front)
        {
            newnode->next = front;
            front->last = newnode;
        }
        else
            back = newnode;
        front = newnode;
        ++size;
    }

    void move(lrulist* node)
    {
        if(node == front)
            return;
        if(back == node)
        {
            back = back->last;
            if(back)
                back->next = nullptr;  
        }
        else
        {
            node->last->next = node->next;
            node->next->last = node->last; 
        }
        node->next = front;
        if(front)
            front->last = node;
        front = node;
    }

    void del_node(lrulist* node)
    {
        if(front == node)
        {
            front = front->next;
            if(front)
                front->last = nullptr;
        }
        else if(back == node)
        {
            back = back->last;
            if(back)
                back->next = nullptr;
        }
        hashmap.erase(node->key);
        --size;
        delete node;  
    }

    LRUCache(int capacity) : size(0), cap(capacity), front(nullptr), back(nullptr){
    }
    
    int get(int key) {
        if(hashmap.find(key) != hashmap.end())
        {
            move(hashmap[key]);
            return hashmap[key]->val;
        }
        else
            return -1;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if(hashmap.find(key) == hashmap.end())
        {
            if(size == cap)
                del_node(back);
            push_front(value, key);
        }
        else
        {
            hashmap[key]->val = value;
            move(hashmap[key]);
        }
    }
};