Task12: 完成以下三个题目并打卡（1天）

• 146 LRU缓存机制
• 148 排序链表
• 155 最小栈

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 。
实现 LRUCache 类：

• LRUCache(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
• int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
• void put(int key, int value) 如果关键字已经存在，则变更其数据值；如果关键字不存在，则插入该组「关键字-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久未使用的数据值，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：

输入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1);    // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废，缓存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废，缓存是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3);    // 返回 3
lRUCache.get(4);    // 返回 4

代码，继承LinkedHashMap类

import java.util.LinkedHashMap;

//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
class LRUCache extends LinkedHashMap<Integer,Integer> {

    private int capacity;

    public LRUCache(int capacity) {
        super(capacity,0.75F,true);
        this.capacity=capacity;
    }
    
    public int get(int key) {
        return super.getOrDefault(key,-1);
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        super.put(key,value);
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
        return size() > capacity;
    }
}

/**
 * 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);
 */
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

提示：

• 1 <= capacity <= 3000
• 0 <= key <= 3000
• 0 <= value <= 104
• 最多调用 3 * 104 次 get 和 put

148 排序链表

给你链表的头结点 head ，请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

进阶：

你可以在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下，对链表进行排序吗？

示例 1：
输入：head = [4,2,1,3]
输出：[1,2,3,4]
示例 2：
输入：head = [-1,5,3,4,0]
输出：[-1,0,3,4,5]
示例 3：
输入：head = []
输出：[]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 5 * 104] 内
-105 <= Node.val <= 105

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        return brokeList(head);
    }
    //使用快慢指针遍历到链表重点，从该中点断开，左右子链
    private ListNode brokeList(ListNode head){
        if (head==null||head.next==null)
            return head;
        ListNode slow=head;
        ListNode fast=head;
        while(fast!=null && fast.next!=null && fast.next.next!=null){
            slow=slow.next;
            fast=fast.next.next;
        }
        ListNode temp=slow.next;
        slow.next=null;
        ListNode left=brokeList(head);
        ListNode right=brokeList(temp);
        ListNode newhead=merge(left,right);
        return newhead;
    }

    private ListNode merge(ListNode p1,ListNode p2){
        ListNode dummy=new ListNode();
        ListNode head=dummy;
        while(p1!=null&&p2!=null){
            if(p1.val<p2.val){
                dummy.next=p1;
                p1=p1.next;
            }else{
                dummy.next=p2;
                p2=p2.next;
            }
            dummy=dummy.next;
        }
        while (p1!=null){
            dummy.next=p1;
            p1=p1.next;
            dummy=dummy.next;
        }

        while (p2 != null) {
            dummy.next=p2;
            p2=p2.next;
            dummy=dummy.next;
        }

        dummy.next=null;
        return head.next;
    }
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

155 最小栈

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

• push(x) —— 将元素 x 推入栈中。
• pop() —— 删除栈顶的元素。
• top() —— 获取栈顶元素。
• getMin() —— 检索栈中的最小元素。

示例：

输入：
["MinStack","push","push","push","getMin","pop","top","getMin"]
[[],[-2],[0],[-3],[],[],[],[]]

输出：
[null,null,null,null,-3,null,0,-2]

解释：
MinStack minStack = new MinStack();
minStack.push(-2);
minStack.push(0);
minStack.push(-3);
minStack.getMin();   --> 返回 -3.
minStack.pop();
minStack.top();      --> 返回 0.
minStack.getMin();   --> 返回 -2.

提示：

• pop、top 和 getMin 操作总是在非空栈上调用。

辅助栈和数据栈同步

import java.util.Stack;

public class MinStack {

    // 数据栈
    private Stack<Integer> data;
    // 辅助栈
    private Stack<Integer> helper;

    /**
     * initialize your data structure here.
     */
    public MinStack() {
        data = new Stack<>();
        helper = new Stack<>();
    }

    // 思路 1：数据栈和辅助栈在任何时候都同步

    public void push(int x) {
        // 数据栈和辅助栈一定会增加元素
        data.add(x);
        if (helper.isEmpty() || helper.peek() >= x) {
            helper.add(x);
        } else {
            helper.add(helper.peek());
        }
    }

    public void pop() {
        // 两个栈都得 pop
        if (!data.isEmpty()) {
            helper.pop();
            data.pop();
        }
    }

    public int top() {
        if(!data.isEmpty()){
            return data.peek();
        }
        throw new RuntimeException("栈中元素为空，此操作非法");
    }

    public int getMin() {
        if(!helper.isEmpty()){
            return helper.peek();
        }
        throw new RuntimeException("栈中元素为空，此操作非法");
    }
}