【实现LRU 缓存数据结构~~~手撕双向链表】

题目描述

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

求解思路

1. 这个题目如果使用自带的数据结构的话会比较简单，难的就是需要我们自己去实现它。
2. 看过就了解，没看过就不了解；练就会，不练就不会；写就熟练，不写就不熟练。

实现代码

146. LRU 缓存

class LRUCache {
    
    

    public MyCache myCache;

    public LRUCache(int capacity) {
    
    
        myCache=new MyCache(capacity);
    }
    
    public int get(int key) {
    
    
        return myCache.get(key)==-1?-1:myCache.get(key);
    }
    
    public void put(int key, int value) {
    
    
        myCache.put(key,value);
    }


    public static class Node{
    
    
        public int key;
        public int value;
        public Node pre;
        public Node next;
        public Node(int key,int value){
    
    
            this.key=key;
            this.value=value;
        }
    }


    public static class DoubleLinkedList{
    
    
        public Node head;
        public Node tail;
        public DoubleLinkedList(){
    
    
            head=null;
            tail=null;
        }
        public DoubleLinkedList(Node head,Node tail){
    
    
            this.head=head;
            this.tail=tail;
        }

        //1.第一个方法是将节点放到双向链表的尾部
        public void addNode(Node node){
    
    
            if(node==null) return;
            if(head==null){
    
    
                head=node;
                tail=node;
            }else{
    
    
                tail.next=node;
                node.pre=tail;
                node.next=null;
                tail=node;
            }
        }

        //2.第二个方法主要是将断连一个节点，并将断连的节点放到双向链表的尾部
        public void moveNodeToTail(Node node){
    
    
            if(node==tail) return;
            if(node==head){
    
    
                head=head.next;
                head.pre=null;
            }else{
    
    
                node.pre.next=node.next;
                node.next.pre=node.pre;
            }
            tail.next=node;
            node.pre=tail;
            node.next=null;
            tail=node;
        }

        //3.第三个方法主要是删除头部的节点，并且将该节点返回
        public Node deleteHead(){
    
    
            if(head==null) return null;
            Node root=head;
            if(head==tail){
    
    
                head=null;
                tail=null;
            }else{
    
    
                head=root.next;
                root.next=null;
                head.pre=null;
            }
            return root;
        }
    }


    public static class MyCache{
    
    
        public HashMap<Integer,Node> nodeMap;
        public DoubleLinkedList doubleLinkedList;
        public int capacity;

        public MyCache(int capacity){
    
    
            nodeMap=new HashMap<>();
            doubleLinkedList=new DoubleLinkedList();
            this.capacity=capacity;
        }

        public int get(int key) {
    
    
            if(nodeMap.containsKey(key)){
    
    
                Node node=nodeMap.get(key);
                doubleLinkedList.moveNodeToTail(node);
                return node.value;
            }
            return -1;
        }
        
        public void put(int key, int value) {
    
    
            if(nodeMap.containsKey(key)){
    
    
                Node node=nodeMap.get(key);
                node.value=value;
                doubleLinkedList.moveNodeToTail(node);
            }else{
    
    
                Node node=new Node(key,value);
                nodeMap.put(key,node);
                doubleLinkedList.addNode(node);
                if(nodeMap.size()==capacity+1){
    
    
                    removeUnUsedNode();
                }
            }
        }

        public void removeUnUsedNode(){
    
    
            Node node=doubleLinkedList.deleteHead();
            nodeMap.remove(node.key);
        }
    }
}

/**
 * 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);
 */

运行结果