华为机试真题c卷：文件缓存系统

文件缓存系统

请设计一个文件缓存系统，该文件缓存系统可以指定缓存的最大值(单位为字节)。

文件缓存系统有两种操作: 存储文件(put)和读取文件(get)，操作命令为put fileName fileSize或者get fileName。存储文件是把文件放入文件缓存系统中；读取文件是从文件缓存系统中访问已存在的文件，如果文件不存在，则不作任何操作。

当缓存空间不足以存放新的文件时，根据规则删除文件，直到剩余空间满足新的文件大小为止，再存放新文件。具体的删除规则为文件访问过后，会更新文件的最近访问时间和总的访问次数，当缓存不够时，按照第一优先顺序为访问次数从少到多，第二顺序为最近访问时间从老到新的方式来删除文件。

输入描述：第一行为缓存最大值m(整数，取值范围为0< m <= 52428800)；第二行为文件操作序列个数n(0 <= n <= 300000)；从第三行起为文件操作序列，每个序列单独一行文件操作定义为”op file name file size"

class FileSystem:
    def __init__(self, max_size):
        self.max_size = max_size  # 文件系统的缓存最大值
        self.current_size = 0  # 文件系统的已用缓存
        self.cache = {}  # 各文件所占缓存空间
        self.access_count = {}  # 各文件的访问次数
        self.access_time = {}  # 各文件的最近访问时间

    # 读取文件
    def get(self, file_name):
        # 如果文件不存在，则不作任何操作
        if file_name not in self.cache:
            return

        # 如果文件存在，更新文件的访问次数和最近访问时间
        # 将该文件的访问次数+1
        self.access_count[file_name] += 1
        # 将该文件名的最近访问时间更新为 目前的最大访问时间+1，以表示该文件名是最近访问的
        self.access_time[file_name] = max(self.access_time.values()) + 1

    # 存储文件
    def put(self, file_name, file_size):
        # 如果文件已存在，则不作任何操作
        if file_name in self.cache:
            return

        # 如果缓存空间不足，按照删除规则删除文件，直到有足够的空间
        while self.current_size + file_size > self.max_size:
            file_to_delete = self._get_file_to_delete()
            self._delete_file(file_to_delete)

        # 存储文件，并更新缓存信息
        self.cache[file_name] = file_size
        self.current_size += file_size
        self.access_count[file_name] = 0
        self.access_time[file_name] = 0

    # 按照删除规则选择要删除的文件
    def _get_file_to_delete(self):
        if not self.cache:
            return None

        sorted_files = sorted(
            self.cache.keys(),
            key=lambda x: (self.access_count[x], self.access_time[x])
        )
        return sorted_files[0]

    # 删除文件，并更新缓存信息
    def _delete_file(self, file_name):
        if file_name is None:
            return

        file_size = self.cache.pop(file_name)
        self.current_size -= file_size
        del self.access_count[file_name]
        del self.access_time[file_name]

# 输入输出
m = int(input('请输入缓存最大值：'))  # 输入：缓存最大值
n = int(input('请输入文件操作序列个数：'))  # 输入：文件操作序列个数

file_system = FileSystem(m)  # 初始化文件系统

for _ in range(n):
    op, file_name, file_size = input('请输入文件操作序列：').split()  # 输入：文件操作序列
    file_size = int(file_size)
    if op == "put":
        file_system.put(file_name, file_size)
    elif op == "get":
        file_system.get(file_name)