// Source : https://leetcode.cn/problems/lru-cache/
// Date : 2022-10-26
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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
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题目分析 : 首先,使用双链表存储一个节点被使用(get或者put)的时间戳,且按最近使用时间从左到右排好序,最先被使用的节点放在双链表的第一位,因此双链表的最后一位就是最久未被使用的节点;之后,哈希表存储key对应的链表中的节点地址,用于key-value 的增删改查;由于对新节点需要进行增删操作,因此首先把新节点的增删操作函数写出来,按照题目的要求,在需要的时候直接进行调用即可.
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class LRUCache {
public:
// 定义双向链表
struct Node
{
int key, value;
Node *left, *right;
// 构造并直接初始化
Node(int _key, int _value):key(_key), value(_value), left(NULL), right(NULL){}
}*L, *R;
int n;
// 定义哈希表
unordered_map<int, Node*> hash;
void remove(Node *p)
{
p -> right -> left = p -> left;
p -> left -> right = p -> right;
}
void insert(Node *p)
{
p -> right = L -> right;
p -> left = L;
L -> right -> left = p;
L -> right = p;
}
LRUCache(int capacity) {
n = capacity;
L = new Node(-1, -1);
R = new Node(-1, -1);
L -> right = R;
R -> left = L;
}
int get(int key) {
// 如果关键字没有出现过
if(hash.count(key) == 0)
return -1;
// 如果存在的话更新哈希表并把新节点插入到双向链表的最前端
auto p = hash[key];
remove(p);
insert(p);
return p -> value;
}
void put(int key, int value) {
// 如果当前关键字存在的话,就修改值并加入到最前方
if(hash.count(key))
{
auto p = hash[key];
p -> value = value;
remove(p);
insert(p);
}
else
{
// 如果哈希表已经满了,就把双链表的最后一个节点删除
if(hash.size() == n)
{
auto p = R -> left;
remove(p);
// 更新哈希表
hash.erase(p -> key);
delete p;
}
// 否则直接将新节点插入到双链表表头
auto p = new Node(key, value);
hash[key] = p;
insert(p);
}
}
};
/**
* 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);
*/