LeetCode百题【LRU 缓存】

题目描述

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 <= 10^5
最多调用 2 * 10^5 次 get 和 put

解法

哈希表+双向链表
- 双向链表按照被使用的顺序存储了这些键值对，我们维护靠近头部的键值对是最久未使用的，而靠近尾部的键值对是最近使用的。
- 哈希表即为普通的哈希映射（HashMap），通过缓存数据的键映射到其在双向链表中的位置。

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

class LRUCache {
    int capacity;//容量
    //linkedHashMap维护了一个双向链表
    Map<Integer,Integer> map=new LinkedHashMap<>();

    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity=capacity;
    }

    public int get(int key) {
        if (map.containsKey(key)){
            int value=map.get(key);
            map.remove(key);
            map.put(key, value);
            //保证使用过的元素放在最后
            return value;
        }
        return -1;
    }

    public void put(int key, int value) {
        if (map.containsKey(key)){
            map.remove(key);//保证使用过的元素放在最后

        }else if (map.size()==capacity){
            //迭代器就是个指针，头指针为空
            Iterator<Map.Entry<Integer, Integer>> iterator = map.entrySet().iterator();
            iterator.next();
            iterator.remove();
        }
        map.put(key, value);

    }
}