手写LRU

手写LRU

1.要求

• put / get 均是 O(1) 时间复杂度
• 超出容量自动删除最老数据

2.用什么数据结构？

• 任意查找要求 O(1),必然有哈希

• 时间需要有序，必然链表或者数组

  • 由于删除需求，也要控制在O(1),数组淘汰
  • 由於单链表删除节点，需要寻找前驱，并非 O(1)，所以单链表淘汰

  所以结论，哈希(key-->node) + 双链表，哈希存key维持映射关系，双链表维持时序以及val

3.进一步，链表的Node定义是？

• 初版

  class Node(object):
    def __init__(self, v):
        self.val = v
        self.pre = None
        self.next = None
  意思是3个字段：前驱、后继、val
  

• 满足需求嘛？

  咋看是满足需求的。val字段用来存储值即可，前驱后继也都满足O(1)诉求

  • 特例：当node超出容量时，每次新进一个节点，就需要淘汰链尾的节点(链尾的节点时间最久)
  • 问题来了：链尾节点(val)删除了，它对应的key还在哈希表里，哈希表会有脏数据
  • 结论：Node字段不足，还需要存储key

• Node定义的结论

  class Node(object):
    def __init__(self, k, v):
        self.key = k
        self.val = v
        self.pre = None
        self.next = None
  意思是4个字段：前驱、后继、key, val
  

4.伪代码

def get(key):
    if key in hash:
        将对应的节点提到双链表表头
        return node.val
    else:
        return None


def put(key, val):
   Node x = Node(key, val)
   if key in hash:
       将旧的节点从双链表删除
       x节点插在双链表表头
   else:
       if cache is full:
           删除链尾节点
           将链尾节点的key从hash删除
       x节点插入双链表表头
       hash[key] = x节点