力扣146.LRU缓存（哈希表缓存.映射+双向链表数据结构手搓.维护使用状况顺序）（java）

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代码

java 复制代码

class LRUCache {
    //双向链表结点
    class DLinkedNode {
        int key;
        int value;
        DLinkedNode prev;
        DLinkedNode next;
        DLinkedNode() {};
        DLinkedNode(int key, int value) {this.key = key; this.value = value;}
    }
    private DLinkedNode head, tail; // 虚拟头尾指针

    // 哈希表 做缓存
    private Map<Integer, DLinkedNode> cache = new HashMap<>();
    private int size; //当前缓存大小
    private int capacity; // 缓存容量大小

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        size = 0;

        //创建双向链表
        head = new DLinkedNode();
        tail = new DLinkedNode();
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }
    
    public int get(int key) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        //缓存中无对应结点
        if(node == null) return -1; //返回-1
        //有
        moveToHead(node); //更新使用状态顺序
        return node.value; //返回结点的value值
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        //缓存中无对应结点 
        if(node == null) {
            // 创建结点插入链表 + 添加至缓存
            node = new DLinkedNode(key, value);
            size ++;

            addToHead(node); //头插法
            cache.put(key, node);

            //检查缓存容量是否足够
            if(size > capacity) {
                // 移除链表尾部元素 + 清理缓存
                DLinkedNode tailNode = removeTail();
                cache.remove(tailNode.key); // 需要尾部结点key
                size --;
            }
        } else {
        // 有
            node.value = value; //修改值
            moveToHead(node); //更新结点使用状态顺序
        }
    }

    // 双向链表基本操作 -> 前插头结点
    private void addToHead(DLinkedNode node) {
        node.prev = head;
        node.next = head.next;

        head.next.prev = node;
        head.next = node;
    }
    // 双向链表基本操作 -> 删除某个结点
    private void removeNode(DLinkedNode node) {
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
        //java会自动识别并释放结点空间
    }
    // 双向链表衍生操作 -> 将结点移到头部更新使用状态（删除结点+前插结点）
    private void moveToHead(DLinkedNode node) {
        removeNode(node);
        addToHead(node);
    }
    // 双向链表衍生操作 -> 删除并返回尾部结点
    private DLinkedNode removeTail() {
        DLinkedNode 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);
 */

代码分析

总的来说，就是通过哈希表映射到双向链表某个结点。双向链表作为实际数据存储结构。

也就是说，写双向链表。

数据结构选择原因

哈希表用于存储数据，通过key -> 对应数据。

但是需要考虑到使用状况顺序问题（近期操作时间先后顺序排序），使用双向链表，存储数据。

于是哈希表中， key -> DLinkedNode(双向链表的结点）

写代码思路

双向链表结点类

创建哈希表

LRU缓存初始化 -> 创建双向链表

LRU缓存的get方法 -> 从哈希表中获取对应结点

== 需要写双向链表的更新使用状态顺序的方法。moveToHead

LRU缓存的put方法 -> 从哈希表中获取对应结点 + 数据插入或修改

数据插入也就是创建结点，插入结点到链表

== 需要写双向链表头插法addToHead 方法 and 双向链表删除尾结点方法 removeTail and 双向链表删除某个结点方法 removeNode

数据修改就是对应结点 value值赋值。