设计LRU缓存结构，0的突破

描述

设计LRU(最近最少使用)缓存结构，该结构在构造时确定大小，假设大小为 k ，并有如下两个功能1. set(key, value)：将记录(key, value)插入该结构

2. get(key)：返回key对应的value值

提示:

1.某个key的set或get操作一旦发生，认为这个key的记录成了最常使用的，然后都会刷新缓存。

2.当缓存的大小超过k时，移除最不经常使用的记录。

3.输入一个二维数组与k，二维数组每一维有2个或者3个数字，第1个数字为opt，第2，3个数字为key，value

若opt=1，接下来两个整数key, value，表示set(key, value)
若opt=2，接下来一个整数key，表示get(key)，若key未出现过或已被移除，则返回-1
对于每个opt=2，输出一个答案

4.为了方便区分缓存里key与value，下面说明的缓存里key用""号包裹

要求：set和get操作复杂度均为 O(1)O(1)

示例1

输入：

[[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3

复制返回值：

[1,-1]

复制说明：

[1,1,1]，第一个1表示opt=1，要set(1,1)，即将(1,1)插入缓存，缓存是{"1"=1}
[1,2,2]，第一个1表示opt=1，要set(2,2)，即将(2,2)插入缓存，缓存是{"1"=1,"2"=2}
[1,3,2]，第一个1表示opt=1，要set(3,2)，即将(3,2)插入缓存，缓存是{"1"=1,"2"=2,"3"=2}
[2,1]，第一个2表示opt=2，要get(1)，返回是[1]，因为get(1)操作，缓存更新，缓存是{"2"=2,"3"=2,"1"=1}
[1,4,4]，第一个1表示opt=1，要set(4,4)，即将(4,4)插入缓存，但是缓存已经达到最大容量3，移除最不经常使用的{"2"=2}，插入{"4"=4}，缓存是{"3"=2,"1"=1,"4"=4}
[2,2]，第一个2表示opt=2，要get(2)，查找不到，返回是[1,-1]     

示例2

输入：

[[1,1,1],[1,2,2],[2,1],[1,3,3],[2,2],[1,4,4],[2,1],[2,3],[2,4]],2

复制返回值：

[1,-1,-1,3,4]

复制

备注：

1 \leq K \leq N \leq 10^51≤K≤N≤105
-2 \times 10^9 \leq x,y \leq 2 \times 10^9−2×109≤x,y≤2×109

之前没实现过，经常听说。代码很普通，而且仍有待优化，至少会这个思路了。加油！！！！

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
     */
    struct LRUNode{
        int key;
        int val;
        struct LRUNode *next;
        struct LRUNode *pre;
        
        LRUNode(int key,int val){
            this->key = key;
            this->val = val;
        }
    };
    
    vector<int> LRU(vector<vector<int> >& operators, int k) {
        vector<int> res;
        //key and val
        unordered_map<int, LRUNode *> key_to_point;
        LRUNode *root = new LRUNode(0,0);
        LRUNode *tail = root;
        int len = 0;
        for(int i=0;i<operators.size();i++){
            int opt = operators[i][0];
            int key = operators[i][1];
            if(opt == 1){
                int val = operators[i][2];
                if(key_to_point.find(key) == key_to_point.end()){
                    if(len >= k){
                       int key1 = RemoveFirstNode(root);
                       LRUNode *fp =key_to_point[key1];
                       key_to_point.erase(key1);
                       free(fp);
                    }else{
                        len += 1;
                    }
                    
                    LRUNode *node = new LRUNode(key,val);
                    key_to_point[key] = node;
                    AddNode(tail, node);
                    tail = node;
                }else{
                    LRUNode *node = key_to_point[key];
                    node->val = val;
                    if(tail != node){
                        SwapToTail(tail,node);
                        tail = node;
                    }
                }
            }else{
                if(key_to_point.find(key) == key_to_point.end()){
                    res.push_back(-1);
                }else{
                    LRUNode *node = key_to_point[key];
                    if(tail != node){
                        SwapToTail(tail,node);
                        tail = node;
                    }
                    res.push_back(node->val);
                }
            }
        }
        return res;
    }
    
    void AddNode(LRUNode *tail,LRUNode *newNode){
        tail->next = newNode;
        newNode->pre = tail;
        newNode->next = NULL;
    }
    
    void SwapToTail(LRUNode *tail,LRUNode *node){
        LRUNode *preNode = node->pre;
        LRUNode *nextNode = node->next;
        node->pre = NULL;
        node->next = NULL;
        preNode->next = nextNode;
        nextNode->pre = preNode;
        tail->next = node;
    }
    
    int RemoveFirstNode(LRUNode *root){
        int res = -1;
        if(root->next == NULL){
            return res;
        }    
        
        LRUNode *firstNode = root->next;
        LRUNode *SecondNode = firstNode->next;
        root->next = SecondNode;
        if(SecondNode != NULL){
            SecondNode->pre = root;
        }
        res = firstNode->key;
        firstNode->pre = NULL;
        firstNode->next = NULL;
        return res;
    }
};

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