LeetCode146-LRU缓存机制

题目链接

英文链接：https://leetcode.com/problems/lru-cache/

中文链接：https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/

题目详述

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

题目详解

方法一：运用 LinkedHashMap。

public class LeetCode_00146 {

    // 运用 LinkedHashMap
    class LRUCache {
        private Map<Integer, Integer> map;
        private final int CAPACITY;

        public LRUCache(int capacity) {
            CAPACITY = capacity;
            // accessOrder 为 true 表示排序模式为按照访问顺序（false 表示排序模式为按照插入顺序）
            map = new LinkedHashMap<Integer, Integer>(capacity, 0.75f, true) {
                @Override
                protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
                    return size() > CAPACITY;
                }
            };
        }

        public int get(int key) {
            return map.getOrDefault(key, -1);
        }

        public void put(int key, int value) {
            map.put(key, value);
        }
    }
}

方法二：运用 HashMap + 实现双向链表。

public class LeetCode_00146 {

    // 运用 HashMap + 实现双向链表
    class LRUCache {
        private class Node {
            int key;
            int value;
            Node pre;
            Node next;

            Node(int key, int value) {
                this.key = key;
                this.value = value;
            }
        }

        private Map<Integer, Node> map;
        private int capacity;
        private int size;
        private Node head;
        private Node tail;

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

        public int get(int key) {
            Node node = map.get(key);
            if (node == null) {
                return -1;
            }
            moveToHead(node);
            return node.value;
        }

        public void put(int key, int value) {
            Node node = map.get(key);
            if (node == null) {
                node = new Node(key, value);
                map.put(key, node);
                add(node);
                ++size;
                if (size > capacity) {
                    Node rm = tail.pre;
                    map.remove(rm.key);
                    remove(rm);
                    --size;
                }
            } else {
                node.value = value;
                moveToHead(node);
            }
        }

        /**
         * 移动结点至队首
         * @param node 待移动结点
         */
        private void moveToHead(Node node) {
            remove(node);
            add(node);
        }

        /**
         * 添加结点至队首
         * @param node 待添加结点
         */
        private void add(Node node) {
            Node next = head.next;
            node.pre = head;
            node.next = next;
            head.next = node;
            next.pre = node;
        }

        /**
         * 删除结点
         * @param node 待删除结点
         */
        private void remove(Node node) {
            Node pre = node.pre;
            Node next = node.next;
            pre.next = next;
            next.pre = pre;
        }
    }
}