146.LRU缓存

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 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
• void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。

函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

示例：

输入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1);    // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废，缓存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废，缓存是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3);    // 返回 3
lRUCache.get(4);    // 返回 4

提示：

• 1 <= capacity <= 3000
• 0 <= key <= 10000
• 0 <= value <= 105
• 最多调用 2 * 105 次 get 和 put

C++

• 双链表 + unordered_map
• 最左和最右Node不存储值
• 自定义remove 和 insert 两个函数

class LRUCache {
public:

    //定义双链表
    struct Node{
        int key,value;
        Node* left ,*right;
        Node(int _key,int _value): key(_key),value(_value),left(NULL),right(NULL){}
    }*L,*R;//双链表的最左和最右节点，不存贮值。
    int n;
    unordered_map<int,Node*>hash;

    void remove(Node* p){
        p->right->left = p->left;
        p->left->right = p->right;
    }
    void insert(Node *p){
        p->right = L->right;
        p->left = L;
        L->right->left = p;
        L->right = p;
    }

    LRUCache(int capacity) {
        n = capacity;
        L = new Node(-1,-1),R = new Node(-1,-1);
        L->right = R;
        R->left = L;    
    }
    
    int get(int key) {
        if(hash.count(key) == 0) return -1; //不存在关键字 key 
        auto p = hash[key];
        remove(p);
        insert(p);//将当前节点放在双链表的第一位
        return p->value;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        if(hash.count(key)){ //如果key存在，则修改对应的value
            auto p = hash[key];
            p->value = value;
            remove(p);
            insert(p);
        }
        else {
            if(hash.size() == n){ //如果缓存已满，则删除双链表最右侧的节点
                auto  p = R->left;
                remove(p);
                hash.erase(p->key); //更新哈希表
                delete p; //释放内存
            }
            //否则，插入(key, value)
            auto p = new Node(key,value);
            hash[key] = p;
            insert(p);
        }
    }
};