程序员面试金典-面试题 16.25. LRU缓存

题目：

设计和构建一个“最近最少使用”缓存，该缓存会删除最近最少使用的项目。缓存应该从键映射到值(允许你插入和检索特定键对应的值)，并在初始化时指定最大容量。当缓存被填满时，它应该删除最近最少使用的项目。

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。

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

分析：

LeetCode 146. LRU CacheLRU缓存机制 (C++/Java)参考这篇讲解。

程序：

class LRUCache {

    LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.map = new HashMap<>();
        this.dummyHead = new Node(0, 0);
        this.tail = new Node(0, 0);

        dummyHead.prev = null;
        dummyHead.next = tail;
        tail.prev = dummyHead;
        tail.next = null;
    }
    
    int get(int key) {
        if(map.containsKey(key)) {
            Node node = map.get(key);
            int value = node.val;
            removeNode(node);
            addToHead(node);
            return value;
        }
        return -1;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            Node node = map.get(key);
            removeNode(node);
            map.remove(key);
            size--;
        }
        Node node = new Node(key, value);
        map.put(key, node);
        if(size < capacity) {
            addToHead(node);
            size++;
        }else{
            map.remove(tail.prev.key);
            removeNode(tail.prev);
            addToHead(node);
        }
    }
    private void removeNode (Node node){
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
    }
    private void addToHead(Node node){
        node.next = dummyHead.next;
        node.next.prev = node;
        dummyHead.next = node;
        node.prev = dummyHead;
    }
    class Node{
        int key;
        int val;
        Node prev;
        Node next;
        public Node(int key, int val){
            this.key = key;
            this.val = val;
        }
    }
    private HashMap<Integer, Node> map;
    private int capacity;
    private Node dummyHead;
    private Node tail;
    private int size;
}

/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */

class LRUCache {

    LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        map = new LinkedHashMap<>();
    }
    
    int get(int key) {
        if(map.containsKey(key)) {
            int value = map.get(key);
            map.remove(key);
            map.put(key, value);
            return value;
        }
        return -1;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)) {
            map.remove(key);
        }
        map.put(key, value);
        if(map.size() > capacity) {
            map.remove(map.keySet().iterator().next());
        }
    }
    private int capacity;
    private LinkedHashMap<Integer, Integer> map;
}

/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */