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设计一个LRU(最近最少使用)缓存结构

程序员文章站 2024-02-27 15:54:39
...

描述

设计LRU(最近最少使用)缓存结构,该结构在构造时确定大小,假设大小为K,并有如下两个功能

  1. set(key, value):将记录(key, value)插入该结构
  2. get(key):返回key对应的value值

提示:

1.某个key的set或get操作一旦发生,认为这个key的记录成了最常使用的,然后都会刷新缓存。
2.当缓存的大小超过K时,移除最不经常使用的记录。
3.输入一个二维数组与K,二维数组每一维有2个或者3个数字,第1个数字为opt,第2,3个数字为key,value
若opt=1,接下来两个整数key, value,表示set(key, value)
若opt=2,接下来一个整数key,表示get(key),若key未出现过或已被移除,则返回-1
对于每个opt=2,输出一个答案
4.为了方便区分缓存里key与value,下面说明的缓存里key用""号包裹

进阶:你是否可以在O(1)的时间复杂度完成set和get操作
示例1
输入:

[[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3

返回值:

[1,-1]

说明:
[1,1,1],第一个1表示opt=1,要set(1,1),即将(1,1)插入缓存,缓存是{“1”=1}
[1,2,2],第一个1表示opt=1,要set(2,2),即将(2,2)插入缓存,缓存是{“1”=1,“2”=2}
[1,3,2],第一个1表示opt=1,要set(3,2),即将(3,2)插入缓存,缓存是{“1”=1,“2”=2,“3”=2}
[2,1],第一个2表示opt=2,要get(1),返回是[1],因为get(1)操作,缓存更新,缓存是{“2”=2,“3”=2,“1”=1}
[1,4,4],第一个1表示opt=1,要set(4,4),即将(4,4)插入缓存,但是缓存已经达到最大容量3,移除最不经常使用的{“2”=2},插入{“4”=4},缓存是{“3”=2,“1”=1,“4”=4}
[2,2],第一个2表示opt=2,要get(2),查找不到,返回是[1,-1]

示例2
输入:

[[1,1,1],[1,2,2],[2,1],[1,3,3],[2,2],[1,4,4],[2,1],[2,3],[2,4]],2

返回值:

[1,-1,-1,3,4]

C++实现:



#include<unordered_map>
class Solution {
public:
    /**
     * lru design
     * @param operators int整型vector<vector<>> the ops
     * @param k int整型 the k
     * @return int整型vector
     */
    int capacity;
    list<pair<int,int>> lrulst;
    unordered_map<int,list<pair<int,int>>::iterator > lruhash;
    vector<int> LRU(vector<vector<int> >& operators, int k) {
        vector<int> result; capacity = k;
        result.reserve(operators.size());
        if(k!=0)
        {
            for(const vector<int>& opt: operators)
            {
                if(opt[0]==1)    set(opt[1],opt[2]);
                else if(opt[0]==2)    result.push_back(get(opt[1]));
            }
        }
        return result;
    }
    
    void set(int key,int val){
        auto iter = lruhash.find(key);
        if(iter == lruhash.end()) 
        {
            if(capacity == lrulst.size())
            {
                lruhash.erase(lrulst.back().first);
                lrulst.pop_back();
            }
        }
        else    lrulst.erase(iter->second);
        lrulst.push_front({key,val});
        lruhash[key] = lrulst.begin();
    }
    
    int get(int key){
        auto iter = lruhash.find(key);
        if(iter == lruhash.end())    return -1;
        int val = iter->second->second;
        lrulst.erase(iter->second);
        lrulst.push_front(*iter->second);
        return val;
    }

};