LRU Cache

这道题是一个数据结构设计题，在leetcode里面就这么一道，仍是挺经典的一道题，能够好好看看。

这道题要求设计实现LRU cache的数据结构，实现set和get功能。学习过操做系统的都应该知道，cache做为缓存能够帮助快速存取数据，可是肯定是容量较小。这道题要求实现的cache类型是LRU，LRU的基本思想就是“最近用到的数据被重用的几率比较早用到的大的多”，是一种更加高效的cache类型。

解决这道题的方法是：双向链表+HashMap。

“为了可以快速删除最久没有访问的数据项和插入最新的数据项，咱们将双向链表链接Cache中的数据项，而且保证链表维持数据项从最近访问到最旧访问的顺序。 每次数据项被查询到时，都将此数据项移动到链表头部（O(1)的时间复杂度）。这样，在进行过屡次查找操做后，最近被使用过的内容就向链表的头移动，而没 有被使用的内容就向链表的后面移动。当须要替换时，链表最后的位置就是最近最少被使用的数据项，咱们只须要将最新的数据项放在链表头部，当Cache满 时，淘汰链表最后的位置就是了。 ”

注： 对于双向链表的使用，基于两个考虑。

首先是Cache中块的命中多是随机的，和Load进来的顺序无关。

其次，双向链表插入、删除很快，能够灵活的调整相互间的次序，时间复杂度为O(1)。”

解决了LRU的特性，如今考虑下算法的时间复杂度。为了能减小整个数据结构的时间复杂度，就要减小查找的时间复杂度，因此这里利用HashMap来作，这样时间苏咋读就是O(1)。

 因此对于本题来讲：

get(key): 若是cache中不存在要get的值，返回-1；若是cache中存在要找的值，返回其值并将其在原链表中删除，而后将其做为头结点。

set(key,value)：当要set的key值已经存在，就更新其value， 将其在原链表中删除，而后将其做为头结点；当药set的key值不存在，就新建一个node，若是当前len<capacity,就将其加入hashmap中，并将其做为头结点，更新len长度，不然，删除链表最后一个node，再将其放入hashmap并做为头结点，但len不更新。

 

public class LRUCache {
 
 private int capacity;
 private int len;
 private DoubleLinkedListNode head;
 private DoubleLinkedListNode end;
 private HashMap<Integer, DoubleLinkedListNode> map;
 
 public LRUCache(int capacity) {
 map = new HashMap<Integer, DoubleLinkedListNode>();
 len = 0;
 this.capacity = capacity;
 }
 
 public int get(int key) {
 if(map.containsKey(key)) {
 DoubleLinkedListNode node = map.get(key);
 removeNode(node);
 setHead(node);
 return node.value;
 } else {
 return -1;
 }
 } 
 
 public void set(int key, int value) {
 if(map.containsKey(key)) {
 DoubleLinkedListNode node = map.get(key);
 node.value = value;
 removeNode(node);
 setHead(node);
 } else {
 DoubleLinkedListNode node = new DoubleLinkedListNode(key, value);
 if(len < capacity) {
 setHead(node);
 map.put(key, node);
 len++;
 } else {
 map.remove(end.key);
 removeNode(end);
 setHead(node);
 map.put(key, node);
 }
 }
 }

 private void setHead(DoubleLinkedListNode node) {
 node.next = head;
 if(head != null) {
 head.prev = node;
 }
 node.prev = null;
 head = node;
 if(end == null) {
 end = head;
 }
 }
 
 private void removeNode(DoubleLinkedListNode node) {
 DoubleLinkedListNode prev = node.prev;
 DoubleLinkedListNode next = node.next;
 
 if(prev != null) {
 prev.next = next;
 } else {
 head = next;
 }
 
 if(next != null) {
 next.prev = prev;
 } else {
 end = prev;
 }
 }}class DoubleLinkedListNode { //前面不能加 public  public int key; public int value;  public DoubleLinkedListNode prev; public DoubleLinkedListNode next;  public DoubleLinkedListNode(int key, int value) { this.key = key; this.value = value; }}