题目

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

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) 如果关键字已经存在，则变更其数据值；如果关键字不存在，则插入该组「关键字-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久未使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

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

进阶：是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

注意：本题与主站 146 题相同

解题思路分析

1、双向链表；时间复杂度O(1)，空间复杂度O(n)

type Node struct {
   key   int
   value int
   prev  *Node
   next  *Node
}

type LRUCache struct {
   cap    int
   header *Node
   tail   *Node
   m      map[int]*Node
}

func Constructor(capacity int) LRUCache {
   cache := LRUCache{
      cap:    capacity,
      header: &Node{},
      tail:   &Node{},
      m:      make(map[int]*Node, capacity),
   }
   cache.header.next = cache.tail
   cache.tail.prev = cache.header
   return cache
}

func (this *LRUCache) Get(key int) int {
   if node, ok := this.m[key]; ok {
      this.remove(node)
      this.putHead(node)
      return node.value
   }
   return -1
}

func (this *LRUCache) Put(key int, value int) {
   if node, ok := this.m[key]; ok {
      node.value = value
      this.remove(node)
      this.putHead(node)
      return
   }
   if this.cap <= len(this.m) {
      // 删除尾部
      deleteKey := this.tail.prev.key
      this.remove(this.tail.prev)
      delete(this.m, deleteKey)
   }
   // 插入到头部
   newNode := &Node{key: key, value: value}
   this.putHead(newNode)
   this.m[key] = newNode
}

// 删除尾部节点
func (this *LRUCache) remove(node *Node) {
   node.prev.next = node.next
   node.next.prev = node.prev
}

// 插入头部
func (this *LRUCache) putHead(node *Node) {
   next := this.header.next
   this.header.next = node
   node.next = next
   next.prev = node
   node.prev = this.header
}

总结

Medium题目，题目同leetcode 146.LRU缓存机制、面试题16.25.LRU缓存