C++实现LRU缓存结构

题目描述

分析（hash+双链表）
若维护一个记录缓存中所有元素生存时长的数组，每过一轮将数组中所有元素生存时间+1，那么需要O(N)的复杂度，显然不可行。
若将lru中元素，以链表形式进行时序串联，新加入的元素放到链表尾部，而链表头部则代表最近最久未使用的元素，那么每次更新或者取元素，便只需对该链表进行操作即可了。
存在如下情况：
（1）lru缓存未满时，将元素直接插入到链表尾部。
（2）lru缓存已满，此时
① 新加入的元素key未在缓存中出现，则将最近最久未使用的元素（链表头部）摘掉，将新元素key插入到链表尾部。
② 新加入的元素key存在于缓存中，则从原本key出现的位置取下元素，并将该元素插入到链表尾，代表更新。

为了不遍历整个链表便能得知key原本所在位置，另外使用哈希法map<int, list< int>::iterator>保存key值到位置的映射。

代码

class Solution {
public:
    /**
     * lru design
     * @param operators int整型vector<vector<>> the ops
     * @param k int整型 the k
     * @return int整型vector
     */
    unordered_map<int, int> mp;
    unordered_map<int, list<int>::iterator > index;
    list<int> ls;
    void set(int key, int value, int k) {
        if(mp.empty() || mp.size() < k) {
            ls.push_back(key);
            mp[key] = value;
            // index[key] = ls.end();
            index[key] = prev(ls.end());
            return ;
        }
        // mp.size()==k
        // 若key未出现过，将链表头取下，尾插key，并更新mp[key]的值
        if(mp.find(key) == mp.end()) {
            auto temp = ls.front();
            ls.pop_front();
            ls.push_back(key);
            
            mp.erase(temp);
            mp[key] = value;
            
            index.erase(temp);
            index[key] = prev(ls.end());
        }
        // 若key出现过，在双链表中找到key摘下，并尾插key，更新mp[key]
        else {
            ls.erase(index[key]);
            ls.push_back(key);
            mp[key] = value;
            
            index[key] = prev(ls.end());
        }
    }
    int get(int key) {
        int ret = (!mp.empty())&&mp.find(key)!=mp.end() ? mp[key] : -1;
        // 若key出现过，则在双链表中找到key摘下，并尾插key
        if(ret != -1) {
            ls.erase(index[key]);
            ls.push_back(key);
            
            index[key] = prev(ls.end());
        }
        return ret;
    }
    vector<int> LRU(vector<vector<int> >& operators, int k) {
        // write code here
        if(operators.empty()) return {};
        int vec_size = operators.size();
        
        // 构造大小为k的map
        vector<int> res_vec;
        for(int i = 0; i < vec_size; i++) {
            int opt = operators[i][0];
            // 不管插入还是返回，都相当于更新值
            if(opt == 1) {
                set(operators[i][1], operators[i][2], k);
            }
            else {
                res_vec.push_back(get(operators[i][1]));
            }
        }
        return res_vec;
    }
};