链表（上）：如何实现LRU缓存淘汰算法?

目录

• 链表结构
• 基于链表实现 LRU 缓存淘汰算法？

链表结构

1. 单链表
   链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起。其中，我们把内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串起来，每个链表的结点除了存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址。如图所示，我们把这个记录下个结点地址的指针叫作后继指针 next。
   
   我们习惯性地把第一个结点叫作头结点，把最后一个结点叫作尾结点。其中，头结点用来记录链表的基地址。有了它，我们就可以遍历得到整条链表。而尾结点特殊的地方是：指针不是指向下一个结点，而是指向一个空地址 NULL，表示这是链表上最后一个结点。
2. 循环链表
   循环链表是一种特殊的单链表。它跟单链表唯一的区别就在尾结点。单链表的尾结点指针指向空地址,而循环链表的尾结点指针是指向链表的头结点。它像一个环一样首尾相连，所以叫作“循环”链表,如图所示：
   
3. 双向链表
   单向链表只有一个方向，结点只有一个后继指针 next 指向后面的结点。而双向链表，顾名思义，它支持两个方向，每个结点不止有一个后继指针 next 指向后面的结点，还有一个前驱指针 prev 指向前面的结点，如图所示：
   
4. 双向循环链表
   如图所示：
   

基于链表实现 LRU 缓存淘汰算法？

1. 有哪些缓存淘汰策略？
   所以常见的策略有三种:
   先进先出策略 FIFO（First In，First Out）、最少使用策略 LFU（Least Frequently Used）、最近最少使用策略 LRU（Least Recently Used）
2. 什么是缓存？
   缓存是一种提高数据读取性能的技术，在硬件设计、软件开发中都有着非广泛的应用，比如常见的CPU缓存、数据库缓存、浏览器缓存等等。
3. 为什么使用缓存？即缓存的特点
   缓存的大小是有限的，当缓存被用满时，哪些数据应该被清理出去，哪些数据应该被保留？就需要用到缓存淘汰策略。
4. 什么是缓存淘汰策略？
   指的是当缓存被用满时清理数据的优先顺序。
5. 链表实现LRU缓存淘汰策略
   LRU的算法思路是真的简单，概括下： 使用定长链表来保存所有缓存的值，并且最老的值放在链表最后面 当访问的值在链表中时： 将找到链表中值将其删除，并重新在链表头添加该值（保证链表中 数值的顺序是从新到旧） 当访问的值不在链表中时： 当链表已满：删除链表最后一个值，将要添加的值放在链表头 当链表未满：直接在链表头添加
   当访问的数据没有存储在缓存的链表中时，分两种情况：

• 如果此时缓存未满，将数据直接插入链表表头，只需要考虑指针的改变,时间复杂度为O(1)；
• 如果此时缓存已满，则链表尾结点删除，将新的数据结点插入链表的头部，只需要考虑指针的改变,时间复杂度为O(1)。
  当访问的数据存在于存储的链表中时，我们遍历得到这个数据对应的结点，并将其从原来的位置删除，然后再插入到链表的头部,时间复杂度为O(n)。

删除值等于给定值的结点对应的链表操作的总时间复杂度为 O(n)