【数据结构与算法】LRU Cache 算法实现

Ⅰ. 什么是 LRU Cache

​ LRU（ Least Recently Used） 是一种淘汰策略的缩写，意思是 最近最少使用，它是一种 Cache 替换算法。

​ 什么是 Cache ？狭义的 Cache 指的是位于 CPU 和主存间的快速 RAM， 通常它不像系统主存那样使用 DRAM 技术，而使用昂贵但较快速的 SRAM 技术。 广义上的 Cache 指的是位于速度相差较大的两种硬件之间， 用于协调两者数据传输速度差异的结构。除了 CPU 与主存之间有 Cache， 内存与硬盘之间也有 Cache，乃至在硬盘与网络之间也有某种意义上的 Cache ── 称为 Internet 临时文件夹或网络内容缓存等。

​ Cache 的容量有限，因此当 Cache 的容量用完后，而又有新的内容需要添加进来时， 就需要挑选并舍弃原有的部分内容，从而腾出空间来放新内容。 LRU Cache 的替换原则就是将最近最少使用的内容替换掉。其实，LRU 译成最久未使用会更形象， 因为该算法每次替换掉的就是一段时间内最久没有使用过的内容。

Ⅱ. LRU Cache 的实现

​ 实现 LRU Cache 的方法和思路很多，但是要保持高效实现 O(1) 的 put 和 get，那么使用双向链表和哈希表的搭配是最高效和经典的。使用双向链表是因为 双向链表可以实现任意位置 O(1) 的插入和删除，使用 哈希表可以实现 O(1) 的查找。

​ 这分别对应到 stl 中的 list 和 unordered_map ，其中要注意的是，为了能达到 O(1) 的效果，我们在 unordered_map 中存放的 value 值是 list 的迭代器 list<int, int>::iterator ，这样子就能快速找到链表中每个节点。

146. LRU 缓存

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