本文主要是介绍高频考题-LRU缓存机制，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
146. LRU 缓存
LRU 缓存机制可以通过哈希表辅以双向链表实现，维护所有在缓存中的键值对。
双向链表按照读取的顺序存储键值对，靠近头部的键值对是最近使用的，尾部的键值对是最久未使用的。
哈希表即为普通的哈希映射（HashMap），通过缓存数据的键映射到其在双向链表中的位置。
这样以来，我们首先使用哈希表进行定位，找出缓存项在双向链表中的位置，随后将其移动到双向链表的头部，即可在 O(1)的时间内完成 get 或者 put 操作。具体的方法如下：
对于 get 操作，首先判断 key 是否存在：
- 如果 key 不存在，则返回 −1；
- 如果 key 存在，则 key 对应的节点是最近被使用的节点。通过哈希表定位到该节点在双向链表中的位置，并将其移动到双向链表的头部，最后返回该节点的值。
对于 put 操作，首先判断 key 是否存在：
- 如果 key 不存在，使用 key 和 value 创建一个新的节点，在双向链表的头部添加该节点，并将 key 和该节点添加进哈希表中。然后判断双向链表的节点数是否超出容量，如果超出容量，则删除双向链表的尾部节点，并删除哈希表中对应的项；
- 如果 key 存在，则与 get 操作类似，先通过哈希表定位，再将对应的节点的值更新为 value，并将该节点移到双向链表的头部。
class LRUCache {private static class Node{int key, value;Node pre, next;Node(int k, int v){key = k;value = v;}}private final int capacity;private final Map<Integer, Node> keyToNode= new HashMap<>();private final Node dummy = new Node(0,0);public LRUCache(int capacity) {this.capacity = capacity;dummy.pre = dummy;dummy.next = dummy;}public int get(int key) {Node node = getNode(key);return node != null ? node.value : -1;}public void put(int key, int value) {Node node = getNode(key);if(node != null){node.value = value;return;}node = new Node(key,value);keyToNode.put(key,node);pushFront(node);if(keyToNode.size() > capacity){Node backNode = dummy.pre;keyToNode.remove(backNode.key);remove(backNode);}}// 哈希表获取key对应的Nodeprivate Node getNode(int key){if(!keyToNode.containsKey(key)){return null;}Node node = keyToNode.get(key);remove(node);pushFront(node);return node;}// 移除最后一个Nodeprivate void remove(Node x){x.pre.next = x.next;x.next.pre = x.pre;}// 将Node放到链表头部（借助哑元结点）private void pushFront(Node x){x.pre = dummy;x.next = dummy.next;x.pre.next = x;x.next.pre=x;}
}/*** Your LRUCache object will be instantiated and called as such:* LRUCache obj = new LRUCache(capacity);* int param_1 = obj.get(key);* obj.put(key,value);*/PS：
1.需要几个哨兵节点？
一个就够了。一开始哨兵节点 dummy的 prev 和 next都指向 dummy。随着节点的插入，dummy 的 next指向链表的第一个节点，prev指向链表的最后一个节点。
2.为什么用双向链表而不是单向链表？
将某个节点移动到链表头部或者将链表尾部节点删去，都要用到删除链表中某个节点这个操作。删除操作需要找到该节点的前驱节点和后继节点。对于寻找后继节点，单向链表和双向链表都能通过 next 指针在O(1)时间内完成；对于寻找前驱节点，单向链表需要从头开始找，也就是要O(n)时间，双向链表可以通过前向指针直接找到，需要O(1)时间。综上，要想在O(1)时间内完成该操作，当然需要双向链表，实际上就是用双向链表空间换时间了。
3.为什么链表节点需要同时存储 key 和 value，而不是仅仅只存储 value？
在删除链表末尾节点时，也要删除哈希表中的记录，这需要知道末尾节点的 key\textit{key}key。
这篇关于高频考题-LRU缓存机制的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
