力扣刷题146. LRU缓存机制(java)

题目

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

思路

哈希表 + 双向链表
hashtable 保证 get put 方法 达到O(1)水平
双向链表 保证 LRU 的机制

import java.util.Hashtable;

class LRUCache {

    //内部类 双向链表
    private class DLinkedNode{
        int key ;
        int value;
        DLinkedNode prev;
        DLinkedNode next;
    }
    //增加节点
    private void addNode(DLinkedNode node){
        node.prev = head;
        node.next = head.next;

        head.next.prev = node;
        head.next = node;
    }
    //删除节点
    private void removeNode(DLinkedNode node){
        DLinkedNode prev = node.prev;
        DLinkedNode next = node.next;
        prev.next = next;
        next.prev = prev;
    }
    //移动节点到头节点
    private void moveToHead(DLinkedNode node){
        removeNode(node);
        addNode(node);
    }

    //弹出最后的节点
    private DLinkedNode popTail(){
        DLinkedNode res = tail.prev;
        removeNode(res);
        return res;
    }

    // 数据结构
    // head 和 tail  是两个空节点不放元素
    private DLinkedNode head,tail;
    private int size;
    private int capacity;
    //依靠 hashtable  来 控制  get  和  put 都是  O(1)
    private Hashtable<Integer,DLinkedNode> cache = new Hashtable<>();
    //操作
    public LRUCache(int capacity) {
        this.size = 0;
        this.capacity = capacity;
        head = new DLinkedNode();

        tail = new DLinkedNode();

        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

    public int get(int key) {
        DLinkedNode dLinkedNode = cache.get(key);
        if(dLinkedNode == null) return  -1;
        moveToHead(dLinkedNode);

        return dLinkedNode.value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        DLinkedNode node = cache.get(key);
        if(node == null){
            DLinkedNode dLinkedNode = new DLinkedNode();
            dLinkedNode.key = key;
            dLinkedNode.value = value;

            cache.put(key,dLinkedNode);
            addNode(dLinkedNode);
            ++ size;

            if(size > capacity){
                DLinkedNode tail = popTail();
                cache.remove(tail.key);
                --size;
            }
        }else{
            node.value = value;
            moveToHead(node);
        }
    }
}

LinkedahashMap

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; 
    }
}

/**
 * LRUCache 对象会以如下语句构造和调用:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */

参考：
https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/solution/lru-huan-cun-ji-zhi-by-leetcode/