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力扣热题100之LRU缓存机制

news 2025/9/16 13:33:06

题目

请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存约束的数据结构。
实现 LRUCache 类：
LRUCache(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该逐出最久未使用的关键字。
函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

示例：

输入
[“LRUCache”, “put”, “put”, “get”, “put”, “get”, “put”, “get”, “get”, “get”]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1); // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废，缓存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2); // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废，缓存是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1); // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3); // 返回 3
lRUCache.get(4); // 返回 4

代码

思路中等难度，但是细节很多

class DLinkedNode:def __init__(self, key=0, value=0):self.key = keyself.value = valueself.prev = Noneself.next = None
class LRUCache:def __init__(self, capacity: int):self.cache = dict()self.head = DLinkedNode()# 创建虚拟头节点self.tail = DLinkedNode()# 创建虚拟尾节点self.head.next = self.tailself.tail.prev = self.headself.capacity = capacityself.size = 0def get(self, key: int) -> int:if key not in self.cache:return -1node = self.cache[key]# 查询self.moveToHead(node)# 移动到头部return node.valuedef put(self, key: int, value: int) -> None:if key not in self.cache:# 不存在node = DLinkedNode(key,value)# 创建新节点self.cache[key] = node# 添加到字典中self.addToHead(node)# 添加到链表头部self.size += 1if self.size > self.capacity:# 如果超出容量就需要移除尾节点removed = self.removeTail()self.cache.pop(removed.key)self.size -= 1else:#存在node = self.cache[key]# 查询节点node.value = value # 更新节点值self.moveToHead(node) # 移动到链表头部def addToHead(self,node):node.prev = self.headnode.next = self.head.nextself.head.next.prev = nodeself.head.next = nodedef removeNode(self, node):node.prev.next = node.nextnode.next.prev = node.prevdef moveToHead(self, node):self.removeNode(node)self.addToHead(node)def removeTail(self):node = self.tail.prevself.removeNode(node)return node# Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
# obj = LRUCache(capacity)
# param_1 = obj.get(key)
# obj.put(key,value)