设计LRU缓存结构（NC93/考察次数Top3/难度中等）

Posted 2021-07-23 码农指南

描述：
设计LRU缓存结构，该结构在构造时确定大小，假设大小为K，并有如下两个功能
set(key, value)：将记录(key, value)插入该结构
get(key)：返回key对应的value值
[要求]
set和get方法的时间复杂度为O(1)
某个key的set或get操作一旦发生，认为这个key的记录成了最常使用的。
当缓存的大小超过K时，移除最不经常使用的记录，即set或get最久远的。
若opt=1，接下来两个整数x, y，表示set(x, y)
若opt=2，接下来一个整数x，表示get(x)，若x未出现过或已被移除，则返回-1
对于每个操作2，输出一个答案

示例1
输入：
[[1,1,1],[1,2,2],[1,3,2],[2,1],[1,4,4],[2,2]],3
返回值：
[1,-1]

说明：
第一次操作后：最常使用的记录为(“1”, 1)
第二次操作后：最常使用的记录为(“2”, 2)，(“1”, 1)变为最不常用的
第三次操作后：最常使用的记录为(“3”, 2)，(“1”, 1)还是最不常用的
第四次操作后：最常用的记录为(“1”, 1)，(“2”, 2)变为最不常用的
第五次操作后：大小超过了3，所以移除此时最不常使用的记录(“2”, 2)，加入记录(“4”, 4)，并且为最常使用的记录，然后(“3”, 2)变为最不常使用的记录
(题目来自牛客网)

用C++实现如下

class Solution {
public:
    /**
     * lru design
     * @param operators int整型vector<vector<>> the ops
     * @param k int整型 the k
     * @return int整型vector
     */
    vector<int> LRU(vector<vector<int> >& operators, int k) {
        //last recently used（最近使用），思路：根据首元素的不同实施set为插入操作，get为取结果操作
        //可以定义两个成员变量vector<int>key,vector<int>value用于存储，方便插入操作和取结果操作
        for(int i=0; i<operators.size();i++){           //遍历双层嵌套vector的所有值
            if(operators[i][0]==1){                     //插入操作，参数为要插入的数字，存储的容器以及规定存储的数量     
                set(operators[i][1],operators[i][2],key,value,k); 
            }else if(operators[i][0]==2){               //取值操作，参数为要找的值，存储的容器，以及返回结果的容器
                get(operators[i][1],key,value,res1);
            }
        }
        return res1;                                    //定义一个成员变量用于存储结果
    }
    //插入操作，参数为要插入的数字，存储的容器（引用）以及规定存储的数量，即将要插入的数字根
    //据k值来判断是否已满，未满则直接插入，已满则清理最前面的元素后再插入
    void set(int x, int y, vector<int>&key, vector<int>&value, int k){
        if(value.size()<k){
            key.push_back(x);
            value.push_back(y);
        }else{
            key.erase(key.begin());                     //清理begin处的元素
            value.erase(value.begin());
            key.push_back(x);                           //尾部push
            value.push_back(y);
        }
    }
    
    //取值操作，参数为要取的值，存储的容器（引用），以及返回结果的容器（引用）
    //根据要取的值在key容器中找到其索引index（没有则结果为-1），根据index在value容器中找到对应结果
    //最后还需要根据索引更换LRU的结果，即将最近搜索的结果放到key和value容器的最后
    void get(int find, vector<int>&key, vector<int>&value, vector<int>&res1){
        int t=-1;
        for(int i=0; i<key.size();i++){
            if(key[i]==find){
                t=i;                              //找到索引(对应数组中的i)  
                break;                            //找到后一定记得break，适用于所有寻找某值的情形
            }
        }
        if(t==-1){                                //没有找到按题目要求返回-1
            res1.push_back(-1);                   
        }else{                                    //找到了，前面六步是更换LRU的值
            int k1=key[t];
            int v1=value[t];
            key.erase(key.begin()+t);             //清理掉原来位置的
            value.erase(value.begin()+t);
            key.push_back(k1);                    //放到最后面，即last recently used（最近使用的）
            value.push_back(v1);                  
            res1.push_back(v1);                   //返回结果
        }
    }
    
private:
    vector<int> res1;                            
    vector<int> key;
    vector<int> value;
};

纯手撕代码，如果觉得内容不错麻烦点个赞，后面陆续配上Top100算法题通俗易懂的讲解视频，可以花两个月时间完全掌握，进大厂不是梦，转行狗亲测！