JAVA程序設計：LRU緩存機制（LeetCode：146）

運用你所掌握的數據結構，設計和實現一個  LRU (最近最少使用) 緩存機制。它應該支持以下操作： 獲取數據 get 和 寫入數據 put 。

獲取數據 get(key) - 如果密鑰 (key) 存在於緩存中，則獲取密鑰的值（總是正數），否則返回 -1。
寫入數據 put(key, value) - 如果密鑰不存在，則寫入其數據值。當緩存容量達到上限時，它應該在寫入新數據之前刪除最近最少使用的數據值，從而爲新的數據值留出空間。

進階:

你是否可以在 O(1) 時間複雜度內完成這兩種操作？

示例:

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 緩存容量 */ );

cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1);       // 返回  1
cache.put(3, 3);    // 該操作會使得密鑰 2 作廢
cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4);    // 該操作會使得密鑰 1 作廢
cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3);       // 返回  3
cache.get(4);       // 返回  4

方法一：採用java裏自帶的linkedhashmap

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);
    }
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
        return size() > capacity; 
    }
}

方法二：哈希表+雙向鏈表

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Deque;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
import java.util.Stack;
import java.util.TreeSet;
       
class LRUCache{

	class DLinkedNode
	{
		int key;
		int value;
		DLinkedNode prev;
		DLinkedNode next;
	}
	
	private void addNode(DLinkedNode node)
	{
		node.prev=head;
		node.next=head.next;
		
		head.next.prev=node;
		head.next=node;
	}
	
	private void removeNode(DLinkedNode node)
	{
		DLinkedNode prev=node.prev;
		DLinkedNode next=node.next;
		
		prev.next=next;
		next.prev=prev;
	}
	
	private void moveToHead(DLinkedNode node)
	{
		removeNode(node);
		addNode(node);
	}
	
	private DLinkedNode popTail()
	{
		DLinkedNode res=tail.prev;
		removeNode(res);
		return res;
	}
	
	private int size;
	private int capacity;
	private DLinkedNode head,tail;
	private Hashtable<Integer,DLinkedNode> cache=new Hashtable<Integer,DLinkedNode>();
	
    public LRUCache(int capacity) {
    	this.size=0;
    	this.capacity=capacity;
    	
    	head=new DLinkedNode();
    	tail=new DLinkedNode();
    	
    	head.next=tail;
    	tail.prev=head;
    }
    
    public int get(int key) {
        DLinkedNode node=cache.get(key);
        if(node==null) return -1;
        
        moveToHead(node);
        
        return node.value;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        DLinkedNode node=cache.get(key);
        
        if(node==null)
        {
        	DLinkedNode newnode=new DLinkedNode();
        	newnode.key=key;
        	newnode.value=value;
        	
        	cache.put(key, newnode);
        	addNode(newnode);
        	
        	++size;
        	
        	if(size>capacity)
        	{
        		DLinkedNode tail=popTail();
        		cache.remove(tail.key);
        		--size;
        	}
        }
        else
        {
        	node.value=value;
        	moveToHead(node);
        }
    }
}