链表（上）：如何实现LRU缓存淘汰算法

1. 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常广泛的应用，比如常见的CPU缓存、数据库缓存、浏览器缓存等等。
2. 缓存的大小有限，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？这就需要缓存淘汰策略来决定。
3. 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）。

开篇问题：如何用链表来实现LRU缓存淘汰策略？

• 数组： 连续的内存空间来存储，对内存的要求比较高
• 链表 ： 不需要一块连续的内存空间 ，通过 “指针”将一组零散的内存块串联起来使用

最常见的链表结构：单链表，双向链表，循环链表

单链表

结点：内存块

尾节点：指向一个空地址

next：记录下一个节点的指针

与数组一样，链表也支持数据的查找，插入，和删除操作

循环链表是一种特殊的单链表

和单链表相比，循环链表的优点是从链尾到链头比较方便。当要处理的数据具有环型结构特点时，就特别适合采用循环链表。比如著名的约瑟夫问题。

双向链表（实际开发中，常用）

空间换时间

思考：

• 删除结点中“值等于某个给定值”的结点；
• 删除给定指针指向的结点。

双向循环链表

链表与数组性能大比拼

开篇解疑：

我们维护一个有序单链表，越靠近链表尾部的结点是越早之前访问的。当有一个新的数据被访问时，我们从链表头开始顺序遍历链表。

1.如果此数据之前已经被缓存在链表中了，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。

2.如果此数据没有在缓存链表中，又可以分为两种情况：

• 如果此时缓存未满，则将此结点直接插入到链表的头部；
• 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。