146-LRU 缓存

本文介绍了LRU(最近最少使用)缓存算法的工作原理和实现。通过一个具体的例子展示了如何在缓存满时淘汰最久未使用的关键字,并解释了在数据结构中如何维护这种缓存策略,包括在JavaScript和Java中Map的使用。

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题目

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

题解

/**
 * @param {number} capacity
 */
var LRUCache = function(capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.map = new Map();
};

/** 
 * @param {number} key
 * @return {number}
 */
LRUCache.prototype.get = function(key) {
    if(this.map.has(key)){
        let temp=this.map.get(key)
         this.map.delete(key);
         this.map.set(key, temp);//放在最下面表示最新使用
         return temp//temp为值
    }else{
        return -1
    }
};

/** 
 * @param {number} key 
 * @param {number} value
 * @return {void}
 */
LRUCache.prototype.put = function(key, value) {
    if(this.map.has(key)){
        this.map.delete(key);
    }
    this.map.set(key,value);
    if(this.map.size > this.capacity){
     // 若超出范围,将map中头部的删除
     // map.keys()返回一个迭代器
     // 迭代器调用next()方法,返回包含迭代器返回的下一个值,在value中
        // 这里有个知识点
        // map的entries方法,还有keys方法(可以看mdn)),会返回一个迭代器
        // 迭代器调用next也是顺序返回,所以返回第一个的值就是最老的,找到并删除即可
        this.map.delete(this.map.keys().next().value);
    }
};

笔记:

  1. LRU(Least recently used,最近最少使用)算法根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据,其核心思想是“如果数据最近被访问过,那么将来被访问的几率也更高”。

    1. 新数据插入到链表头部;
    2. 每当缓存命中(即缓存数据被访问),则将数据移到链表头部;
    3. 当链表满的时候,将链表尾部的数据丢弃。

    过程如下

    1. 最开始时,内存空间是空的,因此依次进入A、B、C是没有问题的
    2. 当加入D时,就出现了问题,内存空间不够了,因此根据LRU算法,内存空间中A待的时间最为久远,选择A,将其淘汰
    3. 当再次引用B时,内存空间中的B又处于活跃状态,而C则变成了内存空间中,近段时间最久未使用的
    4. 当再次向内存空间加入E时,这时内存空间又不足了,选择在内存空间中待的最久的C将其淘汰出内存,这时的内存空间存放的对象就是E->B->D
  2. 用map保存key
    1.get 有key 缓存value 删掉key 再set一遍
    2.put 有key 删掉 重新set 超出内存 删掉第一个key

  3. 迭代器是通过使用 next() 方法实现 Iterator protocol 的任何一个对象,该方法返回具有两个属性的对象: value,这是序列中的 next 值;和 done ,如果已经迭代到序列中的最后一个值,则它为 true 。如果 valuedone 一起存在,则它是迭代器的返回值。

  4. js的map的put方法

  5. js中的Map.set()相当于java中的Map.put(),

    js中的Map.size相当于java中的Map.size();//在js中size是属性,在Map中size()是方法。

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