146. LRU缓存机制

题目

运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个  LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。

获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

示例:

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );

cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1);       // 返回  1
cache.put(3, 3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3);       // 返回  3
cache.get(4);       // 返回  4

解析

• list<pair<int,int>> 是一个双向链表，存储键值(key,value)，map<int,list<pair<int,int>>::iterator>>是用来存放key值所对应的list中的位置;

• list链表的开头，是最近使用过的，当每次进行get()和put()操作时，我们就要更新。要注意的是，若(key1,value1)已经存在，当put(key1,value2)时，我们要直接修改value值，同时放到链表的开头。list链表的末尾，是最久使用过的，当容量满时，就要将它替换出去，将最新的(key,value)放在链表开头

class LRUCache {
public:
	// 定义数据结构
	int n;
	list<pair<int, int>> lis; //链表头为最新访问的，链表尾为最近最少访问的
	map<int, list<pair<int, int>>::iterator> mp; //记录每个关键字在list中的位置

	LRUCache(int capacity) {
		n = capacity;
	}

	int get(int key) {

		int ret = -1;
		if (mp.find(key) != mp.end())  //已经存在；更新cache顺序就行
		{
			auto iter = mp[key];
			ret = iter->second; //记录查询key的value

			lis.erase(iter);
			lis.push_front(make_pair(key, ret));

			mp[key] = lis.begin();

		}
		return ret;
	}

	void put(int key, int value) {

		auto iter = mp.find(key); //iter是mp的迭代器

		if (iter != mp.end()) //已经存在，更新list位置
		{
			lis.erase(iter->second);
		}
		else if (lis.size() < n)
		{

		}
		else //list里面没有key，且list已经满了
		{
			//auto it = lis.end(); //end()迭代器指向最后元素的后面位置
			//it--;
			//m.erase(it->first);
			//lis.erase(it);

			int key = lis.back().first; //这样操作避免使用迭代器失效问题出现
			lis.pop_back();
			mp.erase(key);
		}

		lis.push_front(make_pair(key, value));
		mp[key] = lis.begin();
	}
};

题目来源

• 146. LRU缓存机制