【LeetCode算法学习笔记】LFU算法

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LRU算法 相当于把数据按照时间排序，这个需要借助链表很自然就能实现，如果一直从链表头部加入元素，越靠近头部的元素就是新数据，越靠近尾部就是旧数据，只要简单把尾部元素淘汰掉即可。

LFU算法 相当于是淘汰访问频次最低的数据。如果访问频次最低的数据有多条，需要淘汰最旧的数据。把数据按照访问频次进行排序，频次还会不断变化。

算法描述

class LFUCache{
   
    //构造容量为capacity的缓存
    public LFUCache(int capacity){
   
    }
    //在缓存中查询key
    public int get(int key){
   
    }
    //将key和val存入缓存
    public void put(int key,int val){
   
    }
}

• get(key)在缓存中查询键key，存在返回val；不存在返回-1
• put(key,val)插入或修改。若存在key，则修改；不存在则插入。
• 当缓存达到capacity时，在插入之前，删除使用频次（freq）最低的键值对。如果freq有多个，则删除其中最旧的那个。

思路分析

1、使用一个HashMap存储key到val的映射，快速计算get(key)

HashMap<Integer,Integer> keyToVal;

2、使用一个HashMap存储key到freq的映射，快速操作key对应的freq

HashMap<Integer,Integer> keyToFreq;

3、算法核心：
3.1、需要freq到key的映射，来找到freq最小的key。
3.2、用minFreq来记录当前最小的freq
3.3、freq对key是一对多的关系，即一个freq对应一个key列表
3.4、freq对应的key的列表是存在时序的
3.5、需要快速删除key列表中任何一个key。因为如果频次为freq的某个key被访问，那么它的频次就变为了freq+1，就应该从freq对应的key列表中删除，加到freq+1对应的key列表中。

HashMap<Integer,LinkedHashSet<Integer>> freqToKeys;
int minFreq=0;

LinkedHashSet，链表和哈希集合的结合体。链表插入元素有时序性，哈希集合可以对元素进行快速访问和删除。
LFU基本数据结构：

class LFUCache{
   
    //key到val的映射，称为KV表
    HashMap<Integer,Integer&g