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Java
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Java
package 实现类功能;
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/**
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* 题目： 146. LRU 缓存 (LRUCache)
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* 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。
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* 实现 LRUCache 类：
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* LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
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* 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 。
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* 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。
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* 函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。
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示例 1：
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输入
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["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
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[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
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输出
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[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]
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* 链接：https://leetcode.cn/problems/lru-cache/
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*/
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import java.util.HashMap;
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import java.util.Map;
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//二刷不会 学习
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/**
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* 对于 get 操作，首先判断 key 是否存在：
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* 如果 key 不存在，则返回 −1；
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* 如果 key 存在，则 key 对应的节点是最近被使用的节点。通过哈希表定位到该节点在双向链表中的位置，并将其移动到双向链表的头部，最后返回该节点的值。
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*
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* 对于 put 操作，首先判断 key 是否存在：
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* 如果 key 不存在，使用 key 和 value 创建一个新的节点，在双向链表的头部添加该节点，并将 key 和该节点添加进哈希表中。然后判断双向链表的节点数是否超出容量，如果超出容量，则删除双向链表的尾部节点，并删除哈希表中对应的项；
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* 如果 key 存在，则与 get 操作类似，先通过哈希表定位，再将对应的节点的值更新为 value，并将该节点移到双向链表的头部。
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*
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*
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* 注意，key和value不必相等
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*/
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public class LRUCache {
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/* ----------------------------- 链表节点定义 ----------------------------- */
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/**
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* 双向链表节点
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*/
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class DLinkedNode {
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int key; // 保存 key：便于淘汰节点时同步从 cache 中删除
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int value; // 保存 value
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DLinkedNode prev; // 前驱
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DLinkedNode next; // 后继
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public DLinkedNode() {}
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public DLinkedNode(int _key, int _value) {
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key = _key;
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value = _value;
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}
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}
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/* ----------------------------- 成员变量 ----------------------------- */
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private final Map<Integer, DLinkedNode> cache = new HashMap<>(); // 哈希表
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private int size; // 当前键值对数量
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private final int capacity; // 最大容量
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// 伪头、伪尾（固定不动）
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private final DLinkedNode head;
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private final DLinkedNode tail;
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/* ----------------------------- 构造函数 ----------------------------- */
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/**
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* @param capacity 缓存最大容量 (正整数)
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*/
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public LRUCache(int capacity) {
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this.size = 0;
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this.capacity = capacity;
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// 创建伪头、伪尾并相连
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head = new DLinkedNode();
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tail = new DLinkedNode();
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head.next = tail;
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tail.prev = head;
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}
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/* ----------------------------- 公共接口 ----------------------------- */
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/**
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* @param key 查询的键
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* @return 若存在则返回对应 value，否则返回 -1
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*/
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public int get(int key) {
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DLinkedNode node = cache.get(key);
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if (node == null) { // 不存在
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return -1;
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}
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// 存在：移动到链表头部（标记为最近使用）
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moveToHead(node);
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return node.value;
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}
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/**
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* 写入或更新键值对
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* @param key 键
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* @param value 值
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*/
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public void put(int key, int value) {
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DLinkedNode node = cache.get(key);
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if (node == null) {
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/* ---------- 新键 ---------- */
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DLinkedNode newNode = new DLinkedNode(key, value);
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cache.put(key, newNode); // 哈希表记录
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addToHead(newNode); // 链表头插
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++size;
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// 超容量：弹出尾节点（最久未使用）
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if (size > capacity) {
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DLinkedNode tail = removeTail(); // 真尾节点
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cache.remove(tail.key); // 同步删除哈希表项
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--size;
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}
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} else {
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/* ---------- 已存在键：更新值并提到头部 ---------- */
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node.value = value;
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moveToHead(node);
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}
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}
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/* ----------------------------- 链表操作辅助 ----------------------------- */
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/**
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* 将节点插到伪头之后（链表头部）
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*/
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private void addToHead(DLinkedNode node) {
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node.prev = head;
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node.next = head.next;
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head.next.prev = node;
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head.next = node;
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}
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/**
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* 从当前链表中删除节点（不删除哈希表项）
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*/
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private void removeNode(DLinkedNode node) {
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node.prev.next = node.next;
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node.next.prev = node.prev;
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}
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* 将节点移动到头部：先删再头插
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*/
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private void moveToHead(DLinkedNode node) {
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removeNode(node);
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addToHead(node);
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}
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/**
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* 弹出尾部节点（真尾 = 伪尾的前驱）
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* @return 被移除的节点
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*/
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private DLinkedNode removeTail() {
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DLinkedNode res = tail.prev;
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removeNode(res);
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return res;
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}
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}
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