146. LRU缓存机制

运用你所掌握的数据结构,设计和实现一个  LRU (最近最少使用) 缓存机制。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。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作?

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
思路:题目要求实现O(1)时间复杂度的获取数据和写入数据。哈希表可以实现O(1)复杂度的获取数据,但是没有办法写入数据,因为没有办法判断大小,就不知道这个数据应该写到哪里。双向链表可以以O(1) 时间复杂度,很方便地实现数据的插入和删除,但是没有办法直接定位。所以我们采用哈希表和双向链表相结合的方法。
1、通过哈希表来定位到双向链表节点的入口:哈希表的(key,val)分别取(key,ListNode*),这个key 就是题目中的key;通过双向链表来实现数据的插入和删除,双线链表存的值为pair<int, int> (key,val),就是题目中的(key,val)。
2、获取数据的时候:
如果密钥存在于缓存中,那么返回缓存的value值,同时在列表中将该节点删除并且插入到链表的最前端;
如果密钥不存在于缓存中,返回-1
3、写入数据的时候:
如果密钥存在,在列表中将该结点删除并插入到最前端;
如果密钥不存在,那么将其插入到链表的最前端,如果缓存容量达到上限删除链表的最后一个元素;
哈希表中插入该元素。



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