《征服数据结构》LRU缓存

数据结构和算法2024-08-24 5:04

摘要：

1，LRU的介绍

2，LRU元素的添加

3，LRU元素的读取

4，LRU完整代码实现

1，LRU的介绍

LRU(Least Recently Used)最近最少使用，它是一种缓存淘汰策略。也就是说在缓存容量满的时候，我们需要删除一些元素，删除的原则就是越久没被使用的越容易被删除。

举个简单例子，比如你桌子上的书堆满了，需要拿掉一部分，你肯定是优先拿掉那些很久没有看的书，经常看的书肯定会优先留下来。

LRU要做的就是根据元素使用的时间来保持它们的顺序，维持相对顺序的数据结构使用的是双向链表。

如下图所示，最近被使用的元素会靠近链表头部，越久没被使用的元素越靠近尾部，删除的时候优先删除离尾部最近的元素，其中链表的头节点 head 和尾节点 tail 是不存储任何数据的。

我们先来看下链表的节点类，不熟悉双向链表的可以先看下前面讲的《双向链表》。

Java 代码：

go 复制代码

// 双向链表的节点类
class LinkedNode {
    int key, val;// 节点的key和val值
    LinkedNode pre;// 指向前一个节点的指针
    LinkedNode next;// 指向后一个节点的指针
}

C++ 代码：

go 复制代码

// 双向链表的节点类
struct LinkedNode {
    int key, val;// 节点的key和val值
    LinkedNode *pre = nullptr;// 指向前一个节点的指针
    LinkedNode *next = nullptr;// 指向后一个节点的指针
};

2，LRU元素的添加

LRU中的元素是根据键值对存储在map中的，关于map的知识点可以看下前面的《散列表》，双向链表只是维护元素使用的时间顺序。

在添加的时候如果 key 值已经存在了，我们直接更新value值，更新完之后要把它重新插入到链表的前面，如下图所示。

添加的时候如果 key 值不存在，直接插入到链表的前面，如下图所示。