力扣146. LRU 缓存

*146. LRU 缓存
请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。
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 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。
函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

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

提示：

1 <= capacity <= 3000
0 <= key <= 10000
0 <= value <= 105
最多调用 2 * 105 次 get 和 put*

public class LRUCache {
    private int capacity;

    Map<Integer, Node<Integer, Integer>> map;

    DoubleLinkedList<Integer, Integer> list;

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        map = new HashMap<>(capacity);
        list = new DoubleLinkedList<Integer, Integer>();
    }

    public int get(int key) {
        if (!map.containsKey(key)) {
            return -1;
        }
        Node<Integer, Integer> node = map.get(key);
        list.remove(node);
        list.append(node);
        return node.value;
    }

    public void put(int key, int value) {
        if (map.containsKey(key)){
            Node<Integer, Integer> node = map.get(key);
            node.value = value;
            map.put(key, node);
            list.remove(node);
            list.append(node);
        }else {
            if (map.size() == capacity){
                Node<Integer, Integer> lastNode = list.getLast();
                map.remove(lastNode.key);
                list.remove(lastNode);
            }
            Node<Integer, Integer> newNode = new Node(key, value);
            map.put(key, newNode);
            list.append(newNode);
        }

    }

    // 结点类
    class Node<K, V> {
        K key;
        V value;
        Node<K, V> prev;
        Node<K, V> next;

        Node() {
            this.prev = null;
            this.next = null;
        }

        Node(K key, V value) {
            this();
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }

    // 双向链表用来保存结点
    class DoubleLinkedList<K, V> {
        Node<K, V> head;
        Node<K, V> tail;

        DoubleLinkedList() {
            this.head = new Node<>();
            this.tail = new Node<>();
            this.head.next = this.tail;
            this.tail.prev = this.head;
        }

        // 往头部添加新节点
        public void append(Node<K, V> node) {
            node.next = this.head.next;
            node.prev = this.head;
            this.head.next.prev = node;
            this.head.next = node;
        }

        // 删除结点
        public void remove(Node<K, V> node) {
            node.next.prev = node.prev;
            node.prev.next = node.next;
            node.prev = null;
            node.next = null;
        }

        // 获取最后一个结点
        public Node<K, V> getLast() {
            return tail.prev;
        }
    }
}