146. LRU 缓存机制

难度：中等

题目描述

设计和实现一个 LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作：获取数据 get 和写入数据 put。

获取数据 get(key)：如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
写入数据 put(key, value)：如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

示例

javascript 复制代码

let cache = new LRUCache(2); // 缓存容量为2

cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1);       // 返回  1
cache.put(3, 3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3);       // 返回  3
cache.get(4);       // 返回  4

为什么推荐这道题

这是一个经典的前端面试题，考察对数据结构的理解
需要结合哈希表和双向链表来实现高效操作
能够练习 JavaScript 的 Map 或 Object 的使用
理解缓存机制对前端性能优化很有帮助

解题思路提示

使用 Map 来存储键值对（Map 能记住键的原始插入顺序）
当获取一个键时，先删除再重新插入以更新其使用顺序
当插入新键值对且容量已满时，删除 Map 中的第一个键（即最久未使用的）

LRU 缓存机制的 JavaScript 实现

以下是使用 JavaScript 的 Map 数据结构实现的 LRU 缓存解决方案：

javascript 复制代码

class LRUCache {
  constructor(capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.cache = new Map(); // 使用Map保存键值对，Map会记住键的原始插入顺序
  }

  get(key) {
    if (!this.cache.has(key)) {
      return -1;
    }
    // 获取值
    const value = this.cache.get(key);
    // 删除并重新插入，以更新其为最新使用
    this.cache.delete(key);
    this.cache.set(key, value);
    return value;
  }

  put(key, value) {
    // 如果键已存在，先删除
    if (this.cache.has(key)) {
      this.cache.delete(key);
    } 
    // 设置新值
    this.cache.set(key, value);
    // 如果超出容量，删除最久未使用的（即Map中的第一个键）
    if (this.cache.size > this.capacity) {
      const firstKey = this.cache.keys().next().value;
      this.cache.delete(firstKey);
    }
  }
}

使用构造函数实现的 LRU 缓存

以下是使用传统构造函数和原型链方式实现的 LRU 缓存方案：

javascript 复制代码

function LRUCache(capacity) {
  this.capacity = capacity;
  this.cache = new Map(); // 使用Map保存键值对，Map会记住键的原始插入顺序
}

LRUCache.prototype.get = function(key) {
  if (!this.cache.has(key)) {
    return -1;
  }
  // 获取值
  const value = this.cache.get(key);
  // 删除并重新插入，以更新其为最新使用
  this.cache.delete(key);
  this.cache.set(key, value);
  return value;
};

LRUCache.prototype.put = function(key, value) {
  // 如果键已存在，先删除
  if (this.cache.has(key)) {
    this.cache.delete(key);
  } 
  // 设置新值
  this.cache.set(key, value);
  // 如果超出容量，删除最久未使用的（即Map中的第一个键）
  if (this.cache.size > this.capacity) {
    const firstKey = this.cache.keys().next().value;
    this.cache.delete(firstKey);
  }
};