LRU快取機制（Python and C 解法）

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) - 如果關鍵字 (key) 存在於快取中，則獲取關鍵字的值（總是正數），否則返回 -1。

寫入資料 put(key, value) - 如果關鍵字已經存在，則變更其資料值；如果關鍵字不存在，則插入該組「關鍵字/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。

示例: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); // 該操作會使得關鍵字 2 作廢

cache.get(2); // 返回 -1 (未找到)

cache.put(4, 4); // 該操作會使得關鍵字 1 作廢

cache.get(1); // 返回 -1 (未找到)

cache.get(3); // 返回 3

cache.get(4); // 返回 4

設計的必要條件：

1.快取中的元素必須有時序，以區分最近使用的和久未使用的資料，當容量滿了之後要刪除最久未使用的那個元素，騰出位置。

2.要在快取中快速找某個key是否已存在並得到對應的value；

3.每次訪問快取中的某個key，需要將這個元素變為最近使用的，也就是說快取要支援在任意位置快速插入和刪除元素。

設計：

雜湊表查詢快，但是資料無固定順序；雙向鍊錶有順序之分，插入刪除快，但是查詢慢。所以結合形成一種新的資料結構：雜湊鍊錶。lru快取演算法的核心資料結構就是雜湊鍊錶，雙向鍊錶和雜湊表的結合體。

每次預設從鍊錶頭部新增元素，那麼越靠頭部的元素就是最近使用的，越靠尾部的元素就是最久未使用的。

對於某乙個key，可以通過雜湊表快速定位到鍊錶中的節點，從而取得對應value。

雙向鍊錶可以獲得前驅指標，支援在任意位置快速插入和刪除，但是鍊錶無法按照索引快速訪問某乙個位置的元素，而借助雜湊表，可以通過key快速對映到任意乙個鍊錶節點，然後進行插入和刪除。

雜湊表中已經儲存key，鍊錶中還要儲存key的原因：當快取已滿，不僅要刪除鍊錶節點，還要把雜湊表中對映到該節點的key同時刪除，而這個key只能由鍊錶節點得到，如果鍊錶節點中只儲存value，那麼就無法得知key，就無法刪除雜湊表中的key。

1
class
lrucache:23
def__init__
(self, capacity: int):
4 self.dict = collections.ordereddict() #
有序字典
5 self.remain =capacity67
def get(self, key: int) ->int:
8if key not
in self.dict: return -1
9 v = self.dict.pop(key) #
取出該值並刪除它
10 self.dict[key] = v #
將其重新放回快取，且處於頂部(由於是有序字典)
11returnv12
13def put(self, key: int, value: int) ->none:
14if key in self.dict: #
如果key存在，則應先將其value刪除再更新為新值
15self.dict.pop(key) 
16else: #
如果key不存在17#
快取未滿，放入新數值，容量減一
18if self.remain > 0: self.remain -= 1 19#
快取已滿，放入新數值，popitem返回並刪除字典中的最後一對鍵和值20#
last=false，以佇列方式彈出鍵值對，last=true，以堆疊方式彈出鍵值對
21else: self.dict.popitem(last =false)
22 self.dict[key] = value #
寫入新資料
2324
#your lrucache object will be instantiated and called as such:25#
obj = lrucache(capacity)26#
param_1 = obj.get(key)27#
obj.put(key,value)

1
struct
dlinkednode //
預設初始化
10 dlinkednode(int _key, int
_value): key(_key),value(_value),prev(null),next(null) {}
11};
1213
class
lrucache 
28void addtohead(dlinkednode *node) 
34void removenode(dlinkednode *node) 
38void movetohead(dlinkednode *node) 
42 dlinkednode *removetail() 
4748
49int
get(int
key) 57}
5859
void put(int key, int
value) 
69 cache[key] = newnode; //
新節點新增進雜湊表中
70 addtohead(newnode); //
新增至鍊錶頭部，由於同一key，故可通過雜湊表定位該節點 71}
72else77}
78};
7980/**
81* your lrucache object will be instantiated and called as such:
82* lrucache* obj = new lrucache(capacity);
83* int param_1 = obj->get(key);
84* obj->put(key,value);
85*/

LRU快取機制

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 如果金鑰不存在，則寫入其資料值。...

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