NC93 设计LRU缓存结构（java）

设计LRU(最近最少使用)缓存结构，该结构在构造时确定大小，假设大小为 k ，并有如下两个功能

1. set(key, value)：将记录(key, value)插入该结构
2. get(key)：返回key对应的value值

提示:
1.某个key的set或get操作一旦发生，认为这个key的记录成了最常使用的，然后都会刷新缓存。
2.当缓存的大小超过k时，移除最不经常使用的记录。
3.输入一个二维数组与k，二维数组每一维有2个或者3个数字，第1个数字为opt，第2，3个数字为key，value
若opt=1，接下来两个整数key, value，表示set(key, value)
若opt=2，接下来一个整数key，表示get(key)，若key未出现过或已被移除，则返回-1
对于每个opt=2，输出一个答案
4.为了方便区分缓存里key与value，下面说明的缓存里key用""号包裹

要求：set和get操作复杂度均为 O(1)O(1)
示例一

输入：
[[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3
复制
返回值：
[1,-1]
复制
说明：
[1,1,1]，第一个1表示opt=1，要set(1,1)，即将(1,1)插入缓存，缓存是{“1”=1}
[1,2,2]，第一个1表示opt=1，要set(2,2)，即将(2,2)插入缓存，缓存是{“1”=1,“2”=2}
[1,3,2]，第一个1表示opt=1，要set(3,2)，即将(3,2)插入缓存，缓存是{“1”=1,“2”=2,“3”=2}
[2,1]，第一个2表示opt=2，要get(1)，返回是[1]，因为get(1)操作，缓存更新，缓存是{“2”=2,“3”=2,“1”=1}
[1,4,4]，第一个1表示opt=1，要set(4,4)，即将(4,4)插入缓存，但是缓存已经达到最大容量3，移除最不经常使用的{“2”=2}，插入{“4”=4}，缓存是{“3”=2,“1”=1,“4”=4}
[2,2]，第一个2表示opt=2，要get(2)，查找不到，返回是[1,-1]

示例二

输入：
[[1,1,1],[1,2,2],[2,1],[1,3,3],[2,2],[1,4,4],[2,1],[2,3],[2,4]],2
返回值：
[1,-1,-1,3,4]

代码参考了牛客网SkyRunner的代码，修改了一点错误的地方，加了注释以及自己的理解，使用了哈希表和双重链表结合的方法。

import java.util.*;


public class Solution {
    /**
     * lru design
     * @param operators int整型二维数组 the ops
     * @param k int整型 the k
     * @return int整型一维数组
     */
    private Map<Integer,Node> map = new HashMap<>();
    private Node head = new Node(-1,-1);
    private Node tail = new Node(-1,-1);
    private int k;
    public int[] LRU (int[][] operators, int k) {
        // write code here
        this.k = k;
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
        int len = (int)Arrays.stream(operators).filter(x -> x[0] == 2).count();
        //计算所有get的数量作为len，这个地方感觉也可以用vector代替
        int [] res = new int[len];
        for(int i = 0, j = 0; i < operators.length; i++)
        {
            if(operators[i][0] == 1){
                set(operators[i][1], operators[i][2]);
            }else {
                res[j++] = get(operators[i][1]);//所有get返回的数组成一个数组
            }
            
        }
        return res;
    }
    private void set(int key, int val)
    {
        if(get(key) > -1){//说明表中已经存在
            map.get(key).val = val;//已经存在时替换key的value值
        }else{//说明不存在但是需要插入
            if(map.size() == k){
                int rk = tail.prev.key;
                tail.prev.prev.next = tail;
                tail.prev = tail.prev.prev;
                map.remove(rk);
            }//移走最靠近尾指针的一个结点
            Node node = new Node(key, val);
            map.put(key, node);
            moveToHead(node);
        }
    }
    private int get(int key)
    {
        if(map.containsKey(key)){
            Node node = map.get(key);
            node.prev.next = node.next;
            node.next.prev = node.prev;//从链表中删除node
            moveToHead(node);//把node移到头的地方
            return node.val;
        }
        return -1;//哈希表中不存在该key置为-1
    }
    private void moveToHead(Node node){
        node.next = head.next;
        head.next.prev = node;
        head.next = node;
        node.prev = head;
    }//把node头插
    static class Node{
        int key, val;
        Node prev,next;
        public Node(int key, int val)
        {
            this.key = key;
            this.val = val;
        }
    }
}