问题: 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。
你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作?
思路: 使用双向链表保存元素,每次访问和插入的元素移动到头部;利用哈希表进行查询。
java代码:
public class LRUCache {
public class Item {
int key;
int value;
Item prev,next;
Item(int key,int value){
this.key=key;
this.value=value;
this.prev=null;
this.next=null;
}
Item(){
this.key=0;
this.value=0;
this.prev=null;
this.next=null;
}
}
Item m_start,m_end;
int capacity,curr_size;
HashMap<Integer,Item> m_hm;
LRUCache(int capacity){
this.capacity=capacity;
curr_size=0;
m_start=null;
m_end=null;
m_hm=new HashMap<Integer, Item>();
}
int get(int key){
if(m_hm.containsKey(key)){
Item cur=m_hm.get(key);
if(cur.prev!=null) {
if(cur.next==null){
m_end=cur.prev;
}else{
cur.next.prev = cur.prev;
}
cur.prev.next = cur.next;
cur.next = m_start;
m_start.prev = cur;
m_start = cur;
cur.prev=null;
}
return cur.value;
}else{
return -1;
}
}
void put(int key,int value){
if(get(key)==-1){
Item newItem=new Item(key,value);
newItem.next=m_start;
if(m_start!=null){
m_start.prev=newItem;
}else{
m_end=newItem;
}
m_start=newItem;
m_hm.put(key,newItem);
if(curr_size>=capacity){
m_hm.remove(m_end.key);
m_end=m_end.prev;
m_end.next=null;
}else{
curr_size++;
}
}else{
m_hm.get(key).value=value;
}
}
}