每日一題 Leetcode 146

運用你所掌握的資料結構，設計和實現乙個 lru (最近最少使用) 快取機制。它應該支援以下操作：獲取資料 get 和寫入資料 put 。

獲取資料 get(key) - 如果金鑰 (key) 存在於快取中，則獲取金鑰的值（總是正數），否則返回 -1。

寫入資料 put(key, value) - 如果金鑰已經存在，則變更其資料值；如果金鑰不存在，則插入該組「金鑰/資料值」。當快取容量達到上限時，它應該在寫入新資料之前刪除最久未使用的資料值，從而為新的資料值留出空間。

高階:

你是否可以在 o(1) 時間複雜度內完成這兩種操作？

lrucache cache = new lrucache( 2 /* 快取容量 */ );

cache.put(1, 1);

cache.put(2, 2);

cache.get(1); // 返回 1

cache.put(3, 3); // 該操作會使得金鑰 2 作廢

cache.get(2); // 返回 -1 (未找到)

cache.put(4, 4); // 該操作會使得金鑰 1 作廢

cache.get(1); // 返回 -1 (未找到)

cache.get(3); // 返回 3

cache.get(4); // 返回 4

參考精選題解，鍵值對的操作必然是要用到雜湊表的，關於如何記錄資料的最近訪問狀態，有兩個想法：

用佇列，剛被push的鍵值一定是在隊尾。但是剛剛訪問的乙個鍵很可能是在隊中的，常數時間內無法把它提到隊尾去；

用老化機制，為所有的鍵值對再設定乙個變數記錄它們在cache中已經存在的回合數。每進行push或者get，其他鍵對映的該變數就要加一；當cache不足時挑選老化指數最大的鍵值對pop掉。這樣的話，仍然會涉及到遍歷問題，o(1)內無法完成。

目前能滿足常數複雜度的只有雜湊表查詢，其餘的會使得複雜度不滿足條件。python中倒是有乙個非常雞賊的做法，用collections.ordereddict。但是如果你真的在面試時這麼寫了，等著被面試官問ordereddict的底層實現方式吧——兜兜轉轉還是會回到本題的考點：雙向鍊錶+雜湊表。

這裡的雙向鍊錶代替了設想1裡面的佇列，它在移動中間節點的時候只需要常數複雜度就能完成。

確認了需要用到的資料結構之後，實現的時候需要注意細節。雜湊表是存鍵+鍊錶節點，節點裡包含鍵+值+前後指標。上**：

class
listnode
:def
__init__
(self, key =
none
, value =
none):
self.key = key
self.value = value
self.prev =
none
self.
next
=none
class
lrucache
:def
__init__
(self, capacity:
int)
: self.capacity = capacity
self.hashmap =
self.head = listnode(
) self.tail = listnode(
) self.head.
next
= self.tail
self.tail.prev = self.head
definsert_tail
(self, key:
int)
: node = self.hashmap[key]
node.prev.
next
= node.
next
node.
next
.prev = node.prev
node.prev = self.tail.prev
node.
next
= self.tail
self.tail.prev.
next
= node
self.tail.prev = node
defget(self, key:
int)
->
int:
if key in self.hashmap:
self.insert_tail(key)
res = self.hashmap.get(key,-1
)return res if res ==-1
else res.value
defput(self, key:
int, value:
int)
->
none
:if key in self.hashmap:
self.hashmap[key]
.value = value
self.insert_tail(key)
else:if
len(self.hashmap)
== self.capacity:
self.hashmap.pop(self.head.
next
.key)
self.head.
next
= self.head.
next
.next
self.head.
next
.prev = self.head
new = listnode(key, value)
self.hashmap[key]
= new
new.prev = self.tail.prev
new.
next
= self.tail
new.prev.
next
= new
self.tail.prev = new
# your lrucache object will be instantiated and called as such:
# obj = lrucache(capacity)
# param_1 = obj.get(key)
# obj.put(key,value)

乙個小注釋，hashmap.get(key, -1)表示如果hashmap中有key，返回對映值，否則返回-1.

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LRU快取機制 leetcode146

leetcode 146 實現LRU演算法

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