在我第一次写 LRU 时，应用 map+ 列表 的模式，map 使得 get 和 set 的工夫复杂度为 O(1)，列表保护插入元素的程序，当 get 或 set 元素时，将元素挪动或插入到队头；当达到 LRU 缓存容量下限时，将列表尾部元素去除掉。
然而在列表中调整元素程序时，工夫复杂度达不到 O(1)。
明天写了一个改进版，应用 map+ 双向链表 的模式。map 存储 key 和链表节点的指针，双向链表中既存储 key 也存储 value。map 仍然用来使 get 和 set 的工夫复杂度为 O(1)，当须要将元素挪动到队头时，仅需通过 map 找到节点，将节点左右连贯打断，而后插入到队头，当删除元素或队头插入元素时，仅需找到头尾节点再进行插入或删除就能够了。这样取代列表后，工夫复杂度变为 O(1)。
援用一张图来阐明这个构造。
操作流程：
get 操作：
- 在 map 中存在：将元素挪动至链表头节点，返回 value 值
- 在 map 中不存在：返回 -1
set 操作：
- 在 map 中存在：批改节点中 value 的值，而后将节点挪动到链表头节点
- 在 map 中不存在：
-
- 没有达到 cap 下限：构建节点，map 中存储此节点，而后将节点插入到头节点
- 达到 cap 下限：先删除链表队尾元素，删除 map 中的 key。而后构建节点，map 中存储此节点，而后将节点插入到头节点
代码：
package main
import "fmt"
// map 用来 get 和 set，双向链表放弃绝对程序
// 为什么用双向链表？因为在删除节点时，以及插入到头部时，工夫复杂度都是 1
type Node struct {
pre *Node
next *Node
key int // 不便删除 map 中的 key
value int //
}
type lruCache struct {
cap int // 存储容量，达到容量后再插入则须要删除元素
headNode *Node // 双向链表头节点，tailNode *Node // 双向链表尾节点，nodeMap map[int]*Node // 使得 get、set 操作工夫复杂度为 1
}
func (l *lruCache) get(k int) int {node := l.nodeMap[k]
if node == nil{return -1}
// 获取元素，并将此元素挪动到 head 头地位
headNode := l.headNode
// 将节点截取
node.pre.next = node.next
node.next.pre = node.pre
// 而后将此节点插入到头节点
headNode.next.pre = node
node.next = headNode.next
headNode.next = node
node.pre = headNode
v := node.value
return v
}
func (l *lruCache) set(k, v int) {node := l.nodeMap[k]
// 第一种状况，k 在 map 中不存在，直接插入到头节点
if node == nil{// 思考 lru 的容量，达到容量后则要删除尾部元素(间接让尾部元素的指针断开)
if len(l.nodeMap) == l.cap {
lastNode := l.tailNode.pre
lastNode.pre.next = l.tailNode
l.tailNode.pre = lastNode.pre
lastNode.pre = nil
lastNode.next = nil
// map 中也要删除
deleteKey := lastNode.key
delete(l.nodeMap, deleteKey)
}
newNode := &Node{
pre: l.headNode,
next: l.headNode.next,
key: k,
value: v,
}
l.headNode.next = newNode
newNode.next.pre = newNode
// map 中设置值
l.nodeMap[k] = newNode
}else{
// 第二种状况，key 在 map 中存在。将 map 的值更改，而后将此值挪动到头部
node.value = v
// 将节点截取
node.pre.next = node.next
node.next.pre = node.pre
// 而后将此节点插入到头节点
firstNode := l.headNode
secondNode := l.headNode.next
firstNode.next = node
secondNode.pre = node
node.next = secondNode
node.pre = firstNode
}
}
func main() {
head := &Node{
pre: nil,
next: nil,
key: 0,
value: 0,
}
tail := &Node{
pre: nil,
next: nil,
key: 0,
value: 0,
}
head.next = tail
tail.pre = head
lru := lruCache{
cap: 2,
headNode: head,
tailNode: tail,
nodeMap: make(map[int]*Node),
}
lru.set(1,1)
lru.set(2, 2)
re := lru.get(1)
fmt.Println(re) // 1
lru.set(3,3)
re = lru.get(2)
fmt.Println(re) // -1
re = lru.get(3)
fmt.Println(re) // 3
lru.set(4, 4)
re = lru.get(1)
fmt.Println(re) // -1
re = lru.get(3)
fmt.Println(re) // 3
re = lru.get(4)
fmt.Println(re) // 4
}