146. 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

// LRU缓存淘汰机制，淘汰最久没有被使用的
type LRUCache struct {
    m     map[int]int
    nodeM map[int]*node
    size  int
    l     *linkedList
}

func Constructor(capacity int) LRUCache {
    lru := new(LRUCache)
    lru.init(capacity)
    return *lru
}

func (this *LRUCache) Get(key int) int {
    if _, ok := this.m[key]; !ok {
        return -1
    }

    n := this.nodeM[key]
    this.l.delete(n)
    this.l.add(n)
    this.nodeM[key] = n
    return this.m[key]
}

func (this *LRUCache) Put(key int, value int) {
    if _, ok := this.m[key]; ok {
        n := this.nodeM[key]
        this.l.delete(n)
        this.l.add(n)
        this.nodeM[key] = n
        this.m[key] = value
        return
    }

    // 淘汰最旧的KEY
    if len(this.m) >= this.size {
        popKey := this.l.pop()
        delete(this.m, popKey)
        delete(this.nodeM, popKey)
    }

    // 添加新node
    newNode := &node{key: key}
    this.l.add(newNode)
    this.m[key] = value
    this.nodeM[key] = newNode
}

type node struct {
    key  int
    pre  *node
    next *node
}

type linkedList struct {
    head *node
    rear *node
}

func newLinkedList() *linkedList {
    return &linkedList{}
}

func (l *linkedList) add(n *node) {
    if l.head == nil {
        l.head = n
        l.rear = n
        return
    }

    l.rear.next = n
    n.pre = l.rear
    l.rear = n
}

func (l *linkedList) delete(n *node) {
    if l.head==l.rear{
        l.head = nil
        l.rear = nil
        return
    }
    if n == l.head {
        l.head = n.next
        l.head.pre = nil
        return
    }

    if n == l.rear{
        l.rear = n.pre
        l.rear.next = nil
        return

    }
    n.pre.next = n.next
    n.next.pre = n.pre
}

func (l *linkedList) pop() int {
    key := l.head.key
    if l.head==l.rear{
        l.head = nil
        l.rear = nil
        return key
    }
    l.head = l.head.next
    l.head.pre = nil
    return key
}

func (c *LRUCache) init(size int) {
    c.m = make(map[int]int, size)
    c.nodeM = make(map[int]*node, size)
    c.size = size
    c.l = newLinkedList()
}