LRU缓存机制的实现

LRU缓存机制的实现

LRU代表最近最少使用,当用户添加数据时应在缓存中删除最久没被使用的数据项,具体要求可以参考leetcode

https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/

算法实现

1. 使用数组记录时间戳

用一个数组记录所有元素的使用时间戳,每当一个元素插入或查找时置为零,并将其他所有元素加1,查找、添加时间复杂度均为O(n)

2. 使用双向链表

链表的添加、删除时间复杂度均为O(1),但是查找时间未O(n),可以使用链表的特性将最近使用的节点移动到队首,这样便可以空间满时直接删除最后一个元素

还可以结合哈希表将查找复杂度优化为O(1),每次查找的时候到hash表中找到对应节点,但是移动它需要知道其前驱节点,因此使用双向链表会比较方便

3. leecode上我的实现

class LRUCache {
  class Node {
      int key;
      int value;
      Node next;
      Node pre;
      public String toString() {
          return "key = "+key +"value = "+value;
      }
  }
  Map<Integer, Node> table = new HashMap<>();
  int size = 0;
  int capacity;
  Node head;
  Node tail;
  public LRUCache(int capacity) {
      this.capacity = capacity;
  }
  private void refresh(Node node) {
      if(node != head) {
          Node pre = node.pre;
          pre.next = node.next;
          if(node != tail) {
              node.next.pre = pre;
          } else {
              tail = node.pre;
          }
          node.pre = null;
          node.next = head;
          head.pre = node;
          head = node;
      }
  }
  public int get(int key) {
      if(table.containsKey(key)) {
          Node node = table.get(key);
          refresh(node);
          return node.value;
      } else {
          return -1;
      }
  }
   
  public void put(int key, int value) {
      if(table.containsKey(key)) {
          Node node = table.get(key);
          node.value = value;
          refresh(node);
      } else {
          if(capacity <= size) {
              table.remove(tail.key);
              if(head == tail) {
                  head = null;
                  tail = null;
              } else {
                  tail = tail.pre;
                  tail.next = null;
              }
          } else {
              size++;
          }
          Node node = new Node();
          node.key = key;
          node.value = value;
          if(head != null) {
              node.next = head;
              head.pre = node;
          } else {
              tail = node;
          }
          head = node;
          table.put(key, node);
          head = node;
      }
  }
}

 

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