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LRU Cache

时间:2014-11-26 18:35:59      阅读:215      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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Design and implement a data structure for Least Recently Used (LRU) cache. It should support the following operations: get and set.

get(key) - Get the value (will always be positive) of the key if the key exists in the cache, otherwise return -1.
set(key, value) - Set or insert the value if the key is not already present. When the cache reached its capacity, it should invalidate the least recently used item before inserting a new item.

参考:http://www.cnblogs.com/TenosDoIt/p/3417157.html

 

题目大意:设计一个用于LRU cache算法的数据结构。 题目链接。关于LRU的基本知识可参考here

分析:为了保持cache的性能,使查找,插入,删除都有较高的性能,我们使用双向链表(std::list)和哈希表(std::unordered_map)作为cache的数据结构,因为:

  • 双向链表插入删除效率高(单向链表插入和删除时,还要查找节点的前节点)
  • 哈希表保存每个节点的地址,可以基本保证在O(1)时间内查找节点

具体实现细节:

  • 越靠近链表头部,表示节点上次访问距离现在时间最短,尾部的节点表示最近访问最少
  • 查询或者访问节点时,如果节点存在,把该节点交换到链表头部,同时更新hash表中该节点的地址
  • 插入节点时,如果cache的size达到了上限,则删除尾部节点,同时要在hash表中删除对应的项。新节点都插入链表头部。     

 

C++实现代码:

#include<unordered_map>
#include<list>
#include<iostream>
using namespace std;

struct CacheNode
{
    int key;
    int value;
    CacheNode(int k,int v):key(k),value(v) {}
};
class LRUCache
{
public:
    LRUCache(int capacity)
    {
        size=capacity;
    }

    int get(int key)
    {
        auto iter=cacheMap.find(key);
        if(iter!=cacheMap.end())
        {
            cacheList.splice(cacheList.begin(),cacheList,iter->second);
            cacheMap[key]=cacheList.begin();
            return cacheMap[key]->value;
        }
        return -1;
    }

    void set(int key, int value)
    {
        auto iter=cacheMap.find(key);
        if(iter!=cacheMap.end())
        {
            cacheMap[key]->value=value;
            cacheList.splice(cacheList.begin(),cacheList,cacheMap[key]);
            cacheMap[key]=cacheList.begin();
        }
        else
        {
            if(size==(int)cacheList.size())
            {
                //记得要先删除map中的元素,然后再删除list中的地址,不然map中的地址无效,有可能指向后来插入的元素
                cacheMap.erase(cacheList.back().key);
                cacheList.pop_back();
            }
            cacheList.push_front(CacheNode(key,value));
            cacheMap[key]=cacheList.begin();
        }
    }
private:
    int size;
    unordered_map<int,list<CacheNode>::iterator> cacheMap;
    list<CacheNode> cacheList;
};

int main(){
    LRUCache lru_cache(1);
    lru_cache.set(2,1);
    cout<<lru_cache.get(2)<<endl;
    lru_cache.set(3,2);
    cout<<lru_cache.get(2)<<endl;
    cout<<lru_cache.get(3)<<endl;
}

 

LRU Cache

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原文地址:http://www.cnblogs.com/wuchanming/p/4123799.html

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