Leetcode刷题(22) 以基本数据结构的高级数据结构及其API

本文详细介绍了LRU缓存机制的实现方法,通过双向链表和哈希表结合,实现高效的缓存更新和查找。同时,文章还探讨了最小堆的数据结构及其在优先级队列中的应用,包括插入、删除最小元素等关键操作。

146. LRU缓存机制

class ListNode:
    def __init__(self, key=None, value=None):
        self.key = key
        self.value = value
        
        self.prev = None
        self.next = None


class LRUCache:
    def __init__(self, capacity):
        self.capacity = capacity
        self.hashmap = {}
        # 新建两个节点 head 和 tail
        self.head = ListNode()
        self.tail = ListNode()
        # 初始化链表为 head <-> tail
        self.head.next = self.tail
        self.tail.prev = self.head

    # 因为get与put操作都可能需要将双向链表中的某个节点移到头部(变成最新访问的),所以定义一个方法
    def move_node_to_header(self, key):
            # 先将哈希表key指向的节点拎出来,为了简洁起名node
            #      hashmap[key]                               hashmap[key]
            #           |                                          |
            #           V              -->                         V
            # prev <-> node <-> next         pre <-> next   ...   node
            node = self.hashmap[key]
            node.prev.next = node.next
            node.next.prev = node.prev
            # 之后将node插入到头部节点前
            #                   hashmap[key]                     hashmap[key]
            #                       |                                 |
            #                       V        -->                      V
            # header <-> next  ... node                   header <-> node <-> next
            node.prev = self.head
            node.next = self.head.next
            self.head.next.prev = node
            self.head.next = node
            
    def add_node_to_header(self, key, value):
        new = ListNode(key, value)
        self.hashmap[key] = new
        new.prev = self.head
        new.next = self.head.next
        self.head.next.prev = new
        self.head.next = new
        
    def pop_tail(self):
        last_node = self.tail.prev
        # 去掉链表尾部的节点在哈希表的对应项
        self.hashmap.pop(last_node.key)
        # 去掉最久没有被访问过的节点,即尾部Tail之前的一个节点
        last_node.prev.next = self.tail
        self.tail.prev = last_node.prev
        return last_node
    
    def get(self, key):
        if key in self.hashmap:
            # 如果已经在链表中了久把它移到头部(变成最新访问的)
            self.move_node_to_header(key)
        res = self.hashmap.get(key, -1)
        if res == -1:
            return res
        else:
            return res.value

    def put(self, key, value):
        if key in self.hashmap:
            # 如果key本身已经在哈希表中了就不需要在链表中加入新的节点
            # 但是需要更新字典该值对应节点的value
            self.hashmap[key].value = value
            # 之后将该节点移到链表头部
            self.move_node_to_header(key)
        else:
            if len(self.hashmap) >= self.capacity:
            # 若cache容量已满,删除cache中最不常用的节点 
                self.pop_tail()
            self.add_node_to_header(key,value)

最小堆

主要的方法参考labuladong的二叉堆详解实现优先级队列

class MinStack(object):

    def __init__(self):
        """
        initialize your data structure here.
        """
        self.minStack = [None]
        self.n = 0

    def parent(self, k):
        return k // 2

    def left(self, k):
        return 2 * k

    def right(self, k):
        return 2 * k + 1

    def less(self, i, j):
        return self.minStack[i] < self.minStack[j]

    def sink(self, k):
        while(self.left(k) <= self.n):
            # 找到最小值
            smaller = self.left(k)
            if (self.right(k) <= self.n and self.less(self.right(k), smaller)):
                smaller = self.right(k)
            if self.less(k, smaller):
                break

            # 交换数值
            tmp = self.minStack[smaller]
            self.minStack[smaller] = self.minStack[k]
            self.minStack[k] = tmp
            # 更改k
            k = smaller

    def swim(self, k):
        while(self.parent(k) >= 1 and self.less(k, self.parent(k))):
            # 交换数值
            tmp = self.minStack[self.parent(k)]
            self.minStack[self.parent(k)] = self.minStack[k]
            self.minStack[k] = tmp
            # 更改k
            k = self.parent(k)
        
    def insert(self, x):
        """
        :type x: int
        :rtype: None
        """
        # 在stack的尾部加入元素
        self.n += 1
        self.minStack.append(x)
        # 上浮到合适的位置
        self.swim(self.n)
        
    def delMin(self):
        """
        :rtype: None
        """
        tmp = self.minStack[1]
        self.minStack[1] = self.minStack[self.n]
        self.minStack[self.n] = tmp
        self.n -= 1
        self.sink(1)

    def getMin(self):
        """
        :rtype: int
        """
        if self.n >= 1:
            return self.minStack[1]

155. 最小栈

参考https://leetcode-cn.com/problems/min-stack/solution/shi-yong-fu-zhu-zhan-tong-bu-he-bu-tong-bu-python-/

class MinStack:

    # 辅助栈和数据栈同步
    # 思路简单不容易出错

    def __init__(self):
        # 两个栈的长度相同
        # 数据栈, 就是正常的栈结构
        self.data = []
        # 辅助栈, 里面存放的的是和data每个阶段对应的最小值,是同步的
        self.helper = []

    def push(self, x):
        self.data.append(x)
        # x比helper栈顶元素小, 加入栈顶成为当前阶段的最小元素
        if len(self.helper) == 0 or x <= self.helper[-1]:
            self.helper.append(x)
        else:
            # x没有比站内的最下元素小, 所以将self.helper[-1]加入helper加入栈顶
            self.helper.append(self.helper[-1])

    def pop(self):
        if self.data:
            # 两站同步
            self.helper.pop()
            return self.data.pop()

    def top(self):
        if self.data:
            return self.data[-1]

    def getMin(self):
        if self.helper:
            return self.helper[-1]

 

内容概要:文章以“智能网页数据标注工具”为例,深入探讨了谷歌浏览器扩展在毕业设计中的实战应用。通过开发具备实体识别、情感分类等功能的浏览器扩展,学生能够融合前端开发、自然语言处理(NLP)、本地存储与模型推理等技术,实现高效的网页数据标注系统。文中详细解析了扩展的技术架构,涵盖Manifest V3配置、内容脚本与Service Worker协作、TensorFlow.js模型在浏览器端的轻量化部署与推理流程,并提供了核心代码实现,包括文本选择、标注工具栏动态生成、高亮显示及模型预测功能。同时展望了多模态标注、主动学习与边缘计算协同等未来发展方向。; 适合人群:具备前端开发基础、熟悉JavaScript和浏览器机制,有一定AI模型应用经验的计算机相关专业本科生或研究生,尤其适合将浏览器扩展与人工智能结合进行毕业设计的学生。; 使用场景及目标:①掌握浏览器扩展开发全流程,理解内容脚本、Service Worker与弹出页的通信机制;②实现在浏览器端运行轻量级AI模型(如NER、情感分析)的技术方案;③构建可用于真实场景的数据标注工具,提升标注效率并探索主动学习、协同标注等智能化功能。; 阅读建议:建议结合代码实例搭建开发环境,逐步实现标注功能并集成本地模型推理。重点关注模型轻量化、内存管理与DOM操作的稳定性,在实践中理解浏览器扩展的安全机制与性能优化策略。
基于Gin+GORM+Casbin+Vue.js的权限管理系统是一个采用前后端分离架构的企业级权限管理解决方案,专为软件工程和计算机科学专业的毕业设计项目开发。该系统基于Go语言构建后端服务,结合Vue.js前端框架,实现了完整的权限控制和管理功能,适用于各类需要精细化权限管理的应用场景。 系统后端采用Gin作为Web框架,提供高性能的HTTP服务;使用GORM作为ORM框架,简化数据库操作;集成Casbin实现灵活的权限控制模型。前端基于vue-element-admin模板开发,提供现代化的用户界面和交互体验。系统采用分层架构和模块化设计,确保代码的可维护性和可扩展性。 主要功能包括用户管理、角色管理、权限管理、菜单管理、操作日志等核心模块。用户管理模块支持用户信息的增删改查和状态管理;角色管理模块允许定义不同角色并分配相应权限;权限管理模块基于Casbin实现细粒度的访问控制;菜单管理模块动态生成前端导航菜单;操作日志模块记录系统关键操作,便于审计和追踪。 技术栈方面,后端使用Go语言开发,结合Gin、GORM、Casbin等成熟框架;前端使用Vue.js、Element UI等现代前端技术;数据库支持MySQL、PostgreSQL等主流关系型数据库;采用RESTful API设计规范,确保前后端通信的标准化。系统还应用了单例模式、工厂模式、依赖注入等设计模式,提升代码质量和可测试性。 该权限管理系统适用于企业管理系统、内部办公平台、多租户SaaS应用等需要复杂权限控制的场景。作为毕业设计项目,它提供了完整的源码和论文文档,帮助学生深入理解前后端分离架构、权限控制原理、现代Web开发技术等关键知识点。系统设计规范,代码结构清晰,注释完整,非常适合作为计算机相关专业的毕业设计参考或实际项目开发的基础框架。 资源包含完整的系统源码、数据库设计文档、部署说明和毕
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