Leetcode 146.LRU缓存机制

LRU缓存机制

运用你所掌握的数据结构，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。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

示例:

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

 

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

 

 

这里采用双向链表和HashMap的结构，HashMap中存储的是key和Node，Node中存储的是key和value。HashMap能保证查找的时间复杂度是O(1)，双向链表保证的是增删的时间复杂度是O(1)

 

class LRUCache {

    public int capacity;
    public Map<Integer, Node> map;
    public Node head;//设一个虚拟的头结点
    public Node tail;//设一个虚拟的尾结点
    public int size;//链表长度

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.map = new HashMap<>();
        head = new Node(0, 0);
        tail = new Node(0, 0);

        head.pre = null;
        head.next = tail;
        tail.pre = head;
        tail.next = null;
    }

    public void removeNode(Node node){
        node.pre.next = node.next;
        node.next.pre = node.pre;
    }

    public void addToHead(Node node){
        node.next = head.next;
        node.next.pre = node;
        node.pre = head;
        head.next = node;
    }

    public int get(int key) {
        int value = -1;
        if(map.get(key) != null){
            value = map.get(key).value;
            removeNode(map.get(key));
            addToHead(map.get(key));
        }
        return value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        if(map.get(key) != null){
            removeNode(map.get(key));
            map.remove(key);
            size--;
        }
        Node node = new Node(key, value);
        map.put(key, node);
        if(size < capacity){
            addToHead(node);
            size++;
        }else{
            Node remove = tail.pre;
            removeNode(remove);
            map.remove(remove.key);
            addToHead(node);
        }
    }
}

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