常考数据结构和算法:设计LRU缓存结构

题目描述

设计LRU缓存结构，该结构在构造时确定大小，假设大小为K，并有如下两个功能

• set(key, value)：将记录(key, value)插入该结构
• get(key)：返回key对应的value值

[要求]

1. set和get方法的时间复杂度为O(1)
2. 某个key的set或get操作一旦发生，认为这个key的记录成了最常使用的。
3. 当缓存的大小超过K时，移除最不经常使用的记录，即set或get最久远的。

若opt=1，接下来两个整数x, y，表示set(x, y)
若opt=2，接下来一个整数x，表示get(x)，若x未出现过或已被移除，则返回-1
对于每个操作2，输出一个答案

示例1

输入

[[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3

返回值

[1,-1]

说明

第一次操作后：最常使用的记录为("1", 1)
第二次操作后：最常使用的记录为("2", 2)，("1", 1)变为最不常用的
第三次操作后：最常使用的记录为("3", 2)，("1", 1)还是最不常用的
第四次操作后：最常用的记录为("1", 1)，("2", 2)变为最不常用的
第五次操作后：大小超过了3，所以移除此时最不常使用的记录("2", 2)，加入记录("4", 4)，并且为最常使用的记录，然后("3", 2)变为最不常使用的记录

import java.util.*;

public class TestLRU {
    public static void main(String[] args) {
        // [[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3
        int [][] data = new int[][]{
   
   {1,1,1},{1,2,2},{1,3,2},{2,1},{1,4,4},{2,2}};
        TestLRU testLRU = new TestLRU();
        int [] result = testLRU.LRU(data,3);

        System.out.println(Arrays.toString(result));
    }

     /**
     * lru design
     * @param operators int整型二维数组 the ops
     * @param k int整型 the k
     * @return int整型一维数组
     */
    public int[] LRU (int[][] operators, int k) {
        LinkedHashMap<Integer,Integer> lruM = new LinkedHashMap<>();
        List<Integer> restList = new ArrayList<Integer>();
        for(int[] operator : operators){
            switch(operator[0]){
                case 1:
                    if(lruM.size() >= k){
                        // 缓存已经存满
                        // 当缓存的大小超过K时，移除最不经常使用的记录，即set或get最久远的。
                        Iterator<Integer> iterator = lruM.keySet().iterator();
                        lruM.remove(iterator.next());
                        lruM.put(operator[1],operator[2]);
                    }else{
                        lruM.put(operator[1],operator[2]);
                    }
                    break;
                case 2:
                    if(!lruM.isEmpty() && lruM.containsKey(operator[1])){
                        // 某个key的set或get操作一旦发生，认为这个key的记录成了最常使用的
                        Integer value = lruM.get(operator[1]);
                        lruM.remove(operator[1]);
                        lruM.put(operator[1],value); // 设置为最新
                        restList.add(value);
                    }else{
                        restList.add(-1);
                    }
                    break;
            }
        }

        int[] resutArr = new int[restList.size()];
        int i = 0;
        for(Integer value : restList){
            resutArr[i++] = value;
        }

        return resutArr;
    }

}