LeetCode 146. LRU 缓存（hash/手写链表）

20230711第一次学习
20230713顺利通过
原题解

题目

约束

题解

/*
*一共有两个基本操作，一个是删除节点，一个是把节点移到头部
*一个有两个基本数据结构，一个是哈希表，一个是链表
*哈希表模拟key value的关系
*链表模拟最近使用关键字的时间关系
*/

//链表节点
struct DLinkedNode {
    int key, value;
    DLinkedNode* prev;
    DLinkedNode* next;
    DLinkedNode(): key(0), value(0), prev(nullptr), next(nullptr) {}
    DLinkedNode(int _key, int _value): key(_key), value(_value), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};

class LRUCache {
private:
    unordered_map<int, DLinkedNode*> cache;//哈希
    DLinkedNode* head;//头节点类似于哨兵
    DLinkedNode* tail;
    int size;
    int capacity;//题目给定的容量

public:
    LRUCache(int _capacity): capacity(_capacity), size(0) {
        // 使用伪头部和伪尾部节点
        head = new DLinkedNode();
        tail = new DLinkedNode();
        //用链表节点建立链表
        head->next = tail;
        tail->prev = head;
    }
    
    int get(int key) {
        //关键字不在hash实现的缓存中
        if (!cache.count(key)) {
            return -1;
        }
        // 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再移到头部（模拟最近使用）
        DLinkedNode* node = cache[key];
        moveToHead(node);
        return node->value;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if (!cache.count(key)) {
            // 如果 key 不存在，创建一个新的节点
            DLinkedNode* node = new DLinkedNode(key, value);
            // 添加进哈希表
            cache[key] = node;
            // 添加至双向链表的头部
            addToHead(node);
            ++size;//实时节点数量
            if (size > capacity) {
                // 如果超出容量，删除双向链表的尾部节点
                DLinkedNode* removed = removeTail();
                // 删除哈希表中对应的项
                cache.erase(removed->key);
                // 防止内存泄漏
                delete removed;
                --size;
            }
        }
        else {
            // 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再修改 value，并移到头部
            DLinkedNode* node = cache[key];
            node->value = value;
            moveToHead(node);//相当于更新最近使用时间
        }
    }
    //1.添加节点到头部
    void addToHead(DLinkedNode* node) {
        node->prev = head;
        node->next = head->next;
        head->next->prev = node;
        head->next = node;
    }
    //2.删除节点
    void removeNode(DLinkedNode* node) {
        node->prev->next = node->next;
        node->next->prev = node->prev;
    }
    //转移到头部由两个基础操作实现
    void moveToHead(DLinkedNode* node) {
        //删除节点
        removeNode(node);
        //添加节点到头部
        addToHead(node);
    }
    //删除尾部节点并且返回改节点方便在hash表中删除
    DLinkedNode* removeTail() {
        DLinkedNode* node = tail->prev;
        removeNode(node);
        return node;
    }
};