Leetcode(Java)-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1：基于LinkedHashMap 的get put

class LRUCache {
    LinkedHashMap<Integer,Integer> map;
    int capacity;
    public LRUCache(int capacity) {
        map = new LinkedHashMap<>(capacity);
        this.capacity = capacity;
    }
    
    public int get(int key) {
        if(!map.containsKey(key)) return -1;
        
        int val = map.get(key);
        map.remove(key);
        //插到队头
        map.put(key,val);

        return val;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            map.remove(key);
        }
        if(capacity == map.size()){
            //移除头节点
            Set<Integer> set = map.keySet();
            Iterator<Integer> iterator = set.iterator();
            map.remove(iterator.next());
        }
        map.put(key,value);
    }
}

/**
 * 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);
 */

思路2：基于LinkedHashMap的removeEldestEntry

class LRUCache extends LinkedHashMap<Integer, Integer>{
    private int capacity;
    
    public LRUCache(int capacity) {
        super(capacity, 0.75F, true);
        this.capacity = capacity;
    }

    public int get(int key) {
        return super.getOrDefault(key, -1);
    }

    public void put(int key, int value) {
        super.put(key, value);
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
        return size() > capacity; 
    }
}

/**
 * LRUCache 对象会以如下语句构造和调用:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */

思路3：LinkedList+HashMap

public class LRUCacheBeta<K, V> {
    int capacity;
    Map<K, V> map;
    LinkedList<K> list;

    public LRUCacheBeta(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.map = new HashMap<>();
        this.list = new LinkedList<>();
    }

    /**
     * 添加元素
     * 1.元素存在，放到队尾
     * 2.不存在，判断链表是否满。
     * 如果满，则删除队首元素，放入队尾元素，删除更新哈希表
     * 如果不满，放入队尾元素，更新哈希表
     */
    public void put(K key, V value) {
        V v = map.get(key);
        if (v != null) {
            list.remove(key);
            list.addLast(key);
            map.put(key, value);
            return;
        }

        //队列未满，添加到尾部
        if (list.size() < capacity) {
            list.addLast(key);
            map.put(key, value);
        } else {
            //队列已满，移除队首
            K firstKey = list.removeFirst();
            map.remove(firstKey);
            list.addLast(key);
            map.put(key, value);
        }
    }

    /**
     * 访问元素
     * 元素存在，放到队尾
     */
    public V get(K key) {
        V v = map.get(key);
        if (v != null) {
            list.remove(key);
            list.addLast(key);
            return v;
        }
        return null;
    }
}