146. LRU 缓存

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

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做题思路

题目中说对于 get() 或者 put() 都要求实现其时间复杂度为O(1)

并且我们还要维护一种 "最少使用类型"的数据结构

如果使get()的时间复杂度为O(1),我们想到的数据结构有 哈希表，数组

对于删除，添加的时间复杂度为O(1) 的数据结构我们会想到链表，栈，队列

但是只有 哈希表+链表 搭配起来才最终满足题目的要求。

因为题目中给出了限定 “最近最少使用”

所以不管是get() 还是 put() 之后，我们都要更新链表里面的顺序，将最近使用的放在最后面

如果put的时候发现超出容量了，这时候我们就需要吧链表的第一个元素，也就是最近最少使用的元素给删除掉

代码实现

class LRUCache {
    Map<Integer,Integer> map=new LinkedHashMap<>();
    int size;
    public LRUCache(int capacity) {
        size=capacity;
    }
    
    public int get(int key) {
        if(!map.containsKey(key)){
            return -1;
        }

        makeRecently(key);
        return map.get(key);
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            map.put(key,value);
            makeRecently(key);
            return;
        }

        if(map.size()>=size){
            int oldestUsed=map.keySet().iterator().next();
            map.remove(oldestUsed);
        }

        map.put(key,value);
    }
    public void makeRecently(int key){
        int v=map.get(key);
        map.remove(key);
        map.put(key,v);
    }

}

/**
 * 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);
 */

题目链接

146. LRU 缓存