LeetCode-146.LRU缓存

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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

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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

题解

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// 双向链表
class DoubleLinkNode {
  var key: Int?
  var value: Int?
  var pre: DoubleLinkNode?
  var next: DoubleLinkNode?
  
  init() {
    self.key = nil
    self.value = nil
    self.pre = nil
    self.next = nil
  }
  
  init(key: Int?, value: Int?) {
    self.key = key
    self.value = value
    self.pre = nil
    self.next = nil
  }
}
// LRU缓存
class LRUCache {
  var map: [Int: DoubleLinkNode]
  var count: Int
  var capacity: Int
  let head = DoubleLinkNode()
  let tail = DoubleLinkNode()
  
  init(_ capacity: Int) {
    self.map = Dictionary.init(minimumCapacity: capacity)
    self.count = 0
    self.capacity = capacity
    self.head.next = tail
    self.tail.pre = head
  }

  func get(_ key: Int) -> Int {
    if let node = map[key] {
      moveToHead(node)
      return node.value!
    }
    return -1
  }

  func put(_ key: Int, _ value: Int) {
    if let cur = map[key] {
      cur.value = value
      moveToHead(cur)
    } else {
      let cur = DoubleLinkNode(key: key, value: value)
      map[key] = cur
      addToHead(cur)
      count += 1
      if count > capacity {
        if let node = tail.pre {
          deleteNode(node)
          map.removeValue(forKey: node.key!)
          count -= 1
        }
      }
    }
  }
  
  private func moveToHead(_ node: DoubleLinkNode) {
    deleteNode(node)
    addToHead(node)
  }
  
  private func addToHead(_ node: DoubleLinkNode) {
    node.pre = head
    node.next = head.next
    head.next?.pre = node
    head.next = node
  }
  
  private func deleteNode(_ node: DoubleLinkNode) {
    node.pre?.next = node.next
    node.next?.pre = node.pre
  }
}