LRU实现

代码如下

自己实现双向链表的LRU

import java.util.HashMap;

class DLinkedNode{
    int key;
    int value;
    DLinkedNode pre,next;
    public DLinkedNode(){}
    public DLinkedNode(int key,int value){
        this.key=key;
        this.value=value;
    }

    public static void moveToHead(DLinkedNode head,DLinkedNode node){
        node.pre.next=node.next;
        node.next.pre=node.pre;
        node.pre=head;
        node.next=head.next;
        head.next.pre=node;
        head.next=node;
    }

    public static void addToHead(DLinkedNode head,DLinkedNode node){
        node.pre = head;
        node.next = head.next;
        head.next.pre=node;
        head.next=node;
    }
    
    public static DLinkedNode findTailNode(DLinkedNode tail){
        DLinkedNode node = tail.pre;
        node.pre.next=node.next;
        node.next.pre=node.pre;
        return node;
    }
}

public class LRUCache {
    private HashMap<Integer,DLinkedNode> map;
    private int capacity,size=0;
    private DLinkedNode head,tail;
    public LRUCache(int capacity){
        this.capacity=capacity;
        map = new HashMap<>();
        head = new DLinkedNode();
        tail = new DLinkedNode();
        head.next=tail;
        tail.pre=head;
    }

    public int get(int key){
        if(map.containsKey(key)){
            DLinkedNode node = map.get(key);
            DLinkedNode.moveToHead(head,node);
            return node.value;
        }
        return -1;
    }

    public void put(int key,int value){
        if(map.containsKey(key)){
            DLinkedNode node = map.get(key);
            node.value=value;
            DLinkedNode.moveToHead(head,node);
        }
        else{
            DLinkedNode newNode = new DLinkedNode(key,value);
            map.put(key,newNode);
            DLinkedNode.addToHead(head,newNode);
            size++;
            if(size>capacity){
                map.remove(DLinkedNode.findTailNode(tail).key);
                size--;
            }
        }
    }
}

使用linkedList方法的LRU

class LRUCache{
    private int capacity;
    private HashMap<Integer,Integer> map;
    private LinkedList<Integer> list;
    public LRUCache(int capacity){
        this.capacity = capacity;
        map = new HashMap<>();
        list=new LinkedList<>();
    }

    public int get (int key){
        if(map.containsKey(key)){
            list.remove((Integer) key);
            list.addLast(key);
            return map.get(key);
        }
        return -1;
    }

    public void put(int key, int value){
        if(map.containsKey(key)){
            list.removeFirst();
            list.addLast(key);
            map.put(key,value);
            return ;
        }
        if(list.size()==capacity){
            map.remove(list.removeFirst());
            map.put(key,value);
            list.addLast(key);
        }
        else{
            map.put(key,value);
            list.addLast(key);
        }
    }


}
public class LRU {
    class LRUCache extends LinkedHashMap<Integer,Integer>{
        private int capacity;
        
        public LRUCache(int capacity){
            super(capacity,0.75F,true);
            this.capacity=capacity;
        }
        
        public int get(int key){
            return super.getOrDefault(key,-1);
        }
        
        public void put(int key,int value){
            super.put(key,value);
        }
        
        @Override
        public boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer,Integer> eldest){
            return size()>capacity;
        }
    }
}

 注意，list.remove()方法存在的问题：

我们知道，链表和数组相比，最主要的特点就是add和remove的操作是O(1)的。Java中的链表一般使用LinkedList这个类型，数组一般使用ArrayList。它们同时implements了List这个interface，所以都有remove(int index)和remove(Object o)这两个方法。

普通意义上认为链表的remove操作是O(1)的，是因为对于某个给定的节点node，可以将它的前置节点的next直接置为node的下一个。而数组，则需要删除index处的元素，再将后面n个元素前移，所以需要O(n)的时间。

但是，在Java中果真如此吗？

细看JDK的源码，就可以发现，LinkedList的remove(int index)和remove(Object o)这两个方法都做不到O(1)的时间，而是O(n)。这是因为上面说的数据结构中的O(1)时间，是对于某个已经确定的节点。而LinkedList中，首先必须通过一个循环，找到第一个出现的Object o，或者走到index这个位置，再进行操作。也就是，有一个get的过程。

这时，虽然ArrayList的remove(int index)和remove(Object o)也是O(n)时间，但是移动耗费的时间远比LinkedList中往后寻址来的快得多，特别是元素很多的时候。JDK的源码里，这个操作是用System.arraycopy()来做的。所以，这时，LinkedList的最为坑爹的地方，也是最令人不解的地方就出现了——remove的操作居然比ArrayList还慢，而且慢的多！

而且，LinkedList需要内部维护一个数据结构，JDK 6中叫Entry，JDK 7中叫Node，这需要很多额外的内存。所以，除非急切需要LinkedList的Deque功能，任何情况下都应该使用ArrayList。其实，即使要用Deque，也有ArrayDeque。

所以，有时面试会问，在一个LinkedList list的遍历for循环中，不断执行remove(i)操作，时间复杂度是多少？其实是O(n^2)，而不是O(n)。但是，如果使用iterator，it.remove()的时间复杂度就是O(1)了，因为这时元素已经给定。并且，for循环中进行remove(i)操作是要影响下标的。remove过后每次i都必须i--。使用iterator可以有效避免这个问题。这里可以看到，虽然for循环比较直观，但是有时iterator还是非常好的。