LRU缓存

设计和构建一个“最近最少使用”缓存，该缓存会删除最近最少使用的项目。缓存应该从键映射到值(允许你插入和检索特定键对应的值)，并在初始化时指定最大容量。当缓存被填满时，它应该删除最近最少使用的项目。

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。

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

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

本题可以通过一个双向链表+HashMap解决，双向链表用于存储cache中的数据，为了实现LRU，在插入和访问过程中需要按照类似队列的插入方式，为了方便的删除某个节点，需要获得其前一个节点的位置，因此使用了双向链表。为了在o(1)时间内得到存储key的节点的位置，使用了hashmap。为了方便在队首插入节点和在队尾删除节点，使用了伪首节点和伪尾节点。

get的实现：当hashmap中存在key时，返回key对应的节点中的val值，因为他此时被访问，应该将其置于队首（即先将其从当前位置移除，再放到队首）；若不存在key，直接返回-1即可。

put的实现：当hashmap中存在key时，更新其所在节点中的val值，并将其从当前位置移除并放到队首；若不存在：若当前节点数量等于最大容量，将队尾节点移除，将数量-1，并将尾节点移除hashmap，然后在队首插入当前对应节点并将数量+1，并将该节点加入hashmap。

class LRUCache {
    private int capacity;
    private int num;
    private ListNode dummyhead;
    private ListNode dummytail;
    private HashMap map=new HashMap();


    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity=capacity;
        dummyhead=new ListNode();
        dummytail=new ListNode();
        dummyhead.next=dummytail;
        dummytail.pre=dummyhead;
        num=0;
    }
    
    public int get(int key) {
        if(map.containsKey(key))
        {
            ListNode p=map.get(key);
            remove(p);
            addtohead(p);
            return p.val;
        }
        else 
           return -1;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            ListNode p=map.get(key);
            p.val=value;
            remove(p);
            addtohead(p);
        }else{
            ListNode node=new ListNode(key,value);
            if(num==capacity)
            {
                removefrontail();
                num--;
            }
            addtohead(node);
            num++;
            map.put(key,node);
        }
    }

    public void addtohead(ListNode node){
        node.next=dummyhead.next;
        node.next.pre=node;
        dummyhead.next=node;
        node.pre=dummyhead;
    }

    public void remove(ListNode node){
        node.pre.next=node.next;
        node.next.pre=node.pre;
    }

    public void removefrontail(){
        map.remove(dummytail.pre.key);
        dummytail.pre=dummytail.pre.pre;
        dummytail.pre.next=dummytail;
    }

    private class ListNode{
        int key;
        int val;
        ListNode next;
        ListNode pre;


        public ListNode(int a,int b){
            key=a;
            val=b;
            pre=null;
            next=null;
        }

        public ListNode(){
            key=0;
            val=0;
            pre=null;
            next=null;
        }
    }


}

/**
 * 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);
 */