【LeetCode-中等题】146. LRU 缓存

题目

LRU缓存是什么：LRU缓存机制，你想知道的这里都有
实现 LRU 缓存算法

方法一：直接继承LinkedHashMap调用api

class LRUCache extends LinkedHashMap<Integer, Integer>{private int capacity;public LRUCache(int capacity) {super(capacity, 0.75F, true);this.capacity = capacity;}public int get(int key) {return super.getOrDefault(key, -1);}public void put(int key, int value) {super.put(key, value);}@Overrideprotected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {return size() > capacity; }
}

方法二：自定义LinkedHashMap = HashMap + ListNode == LinkedHashMap

map —>key存 integer value存链表节点
ListNode 存 next 和prev 引用 以及 存 key 和value 具体值

图解：官方图解

步骤：

1. 定义一个自定义的双向链表节点类 DLinkedNode，该类包含 key 和 value 字段，并且具有 prev 和 next 指针用于构建双向链表。
2. 创建一个哈希表 cache 用于存储键值对，其中键为索引，值为双向链表的节点。
3. 定义变量 size 表示当前哈希表中已存储的键值对数量。
4. 定义变量 capacity 表示哈希表的容量。
5. 创建伪头部节点 head 和伪尾部节点 tail，并将它们连接起来形成一个空的双向链表。

方法列表：

1. 构造函数 LRUCache(int capacity)：初始化缓存的容量，同时初始化 size、capacity、head 和 tail 变量。
2. int get(int key)：获取指定键对应的值，如果键不存在则返回 -1。如果键存在，则通过哈希表定位到双向链表中的节点，并将该节点移到链表头部，然后返回节点的值。
3. void put(int key, int value)：插入或更新键值对。如果键已存在，则更新对应的值，并将对应的节点移到链表头部。如果键不存在，则创建一个新的节点，添加到哈希表和链表头部。如果插入后超出容量，则删除尾部节点，并从哈希表中移除对应的记录。
4. DLinkedNode removeTail()：在超出容量时删除尾部节点，并返回删除的尾部节点。
5. void addToHead(DLinkedNode newNode)：将指定节点添加到伪头部节点的后面。
6. void moveToHead(DLinkedNode node)：将指定节点移到伪头部节点的后面，即删除原位置的节点并将其添加到伪头部节点后面。
7. void removeNode(DLinkedNode node)：从双向链表中删除指定节点。

class LRUCache {/*** 自定义双向链表*/class DLinkedNode {int key;int value;DLinkedNode prev;DLinkedNode next;public DLinkedNode() {}public DLinkedNode(int _key, int _value) {key = _key; value = _value;}}private Map<Integer, DLinkedNode> cache = new HashMap<Integer, DLinkedNode>();//定义哈希表  key为索引  value为双向链表的节点private int size;//map的存值后的大小private int capacity;//map 的容量private DLinkedNode head, tail; //定义双向链表的伪头部和伪尾部节点/*** 定义初始容量方法* @param capacity*/public LRUCache(int capacity) { //定义初始容量方法this.size = 0;this.capacity = capacity;// 使用伪头部和伪尾部节点head = new DLinkedNode();tail = new DLinkedNode();head.next = tail;tail.prev = head;}/*** 依据key获取对应value* @param key* @return*/public int get(int key) {DLinkedNode node = cache.get(key);//获取key对应的链表节点if (node == null) {  //如果node为null  说明key没有对应的value值return  -1;}// 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再移到头部moveToHead(node);//将待get的节点移动到头部，再返回节点的值return node.value;}/*** 往哈希表中添加元素的方法* @param key* @param value*/public void put(int key, int value) {DLinkedNode node = cache.get(key);//put时  先获取这个key的位置有没有值  有？覆盖原值  没有就插入进去if (node == null) {// 如果 key 不存在，创建一个新的节点DLinkedNode newNode = new DLinkedNode(key, value);// 添加进哈希表cache.put(key, newNode);// 添加至双向链表的头部addToHead(newNode);size++; //map集合元素+1if (size > capacity) {// 如果超出容量，删除双向链表的尾部节点DLinkedNode tail = removeTail(); //从链表中把尾结点删除，并且方法得返回这个节点  方便map把这个节点对应的元素remove掉cache.remove(tail.key);size--;}}else{// 如果 key 存在，覆盖原值，并移到链表头部node.value = value;moveToHead(node);}}/*** 超出容量时删除尾部节点 并且返回尾部节点  方便对清除map中的残留* @return*/private DLinkedNode removeTail() {DLinkedNode tailNode = tail.prev;//获取伪尾节点的前一个节点  即链表真实的尾节点removeNode(tailNode);return tailNode;//返回尾部节点  方便对清除map中的残留}/*** 新增节点时节点添加到伪头结点后面的位置* @param newNode*/private void addToHead(DLinkedNode newNode) {newNode.prev = head;newNode.next = head.next;head.next.prev = newNode;head.next = newNode;}/*** get方法获取key对应value* put方法出现重复key时  覆盖原value* 这两种情况都会触发将操作的节点移动到伪首节点的后面* @param node*/private void moveToHead(DLinkedNode node) {//删除原位置的自己removeNode(node);//将自己添加到伪首节点的后面addToHead(node);//调用上面写过的将节点添加到伪首节点的后面}/*** 删除node节点* @param node*/private void removeNode(DLinkedNode node) {node.prev.next = node.next;node.next.prev = node.prev;node.next = null;node.prev = null;}}