技術標籤：leetcode程式設計與演算法Javajava演算法

1.LRU演算法是什麼？

LRU是Least Recently Used的縮寫，即最近最少使用，是一種常用的頁面置換演算法
選擇最近最久未使用的資料予以淘汰。
除此之外，在redis快取中也是用到了這種演算法。redis有讀寫兩個操作，然後快取是有空間限制的，大小會有一定上線的，

2.演算法來源

來自https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/

運用你所掌握的資料結構，設計和實現一個 LRU (最近最少使用) 快取機制 。
實現 LRUCache 類：

LRUCache(int capacity) 以正整數作為容量 capacity 初始化 LRU 快取

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：

輸入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get"
 
, "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
輸出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解釋
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 快取是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 快取是 {1=1, 2=2}
lRUCache.
 
get(1);    // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 該操作會使得關鍵字 2 作廢，快取是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 該操作會使得關鍵字 1 作廢，快取是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3);    // 返回 3
lRUCache.get(4);    // 返回 4

3.設計思想

進階：你是否可以在 O(1) 時間複雜度內完成這兩種操作？
這裡要求一次命中，寫要寫成功，讀也要讀成功。
思考java中什麼樣的資料結構能一次找到。
1.所謂快取，必須要有讀+寫操作，按照命中率的思路考慮，寫操作時間複雜度都需要為O(1)
2.特性要求
2.1.必須要有順序之分，一區分最近使用的和很久沒有使用的資料排序。
2.2.寫和讀操作一次搞定
2.3.**如果容量（坑位）滿了要刪除最不常用的資料，每次新訪問還要把新的資料插入到隊頭（**按照業務你自己設定左右那一邊是隊頭）
查詢快、插入快、刪除快，且還需要先後排序------->什麼樣的資料結構可以滿足這個問題？
你是否可以在O(1)時間複雜度內完成這個操作？
如果一次就可以找到，你覺得什麼資料結構最合適？？
雜湊儲存結構
LRU的演算法核心是雜湊+連結串列
本質就是HashMap+DoubleLinkedList,時間複雜度O(1),雜湊表+雙向連結串列的結合體
雜湊能夠實現O(1)時間內的查詢，雙向連結串列能夠保證增刪比較快。即查詢用雜湊，增刪用連結串列。

4.編碼手寫如何實現LRU

巧用LinkedHashMap完成lru演算法

檢視API，可以看到繼承自HashMap

public class LinkedHashMap<K,V>
    extends HashMap<K,V>
    implements Map<K,V>

這種資料結構非常適合於構造LRU演算法
eldest是最近最少使用的entry插入到map中。

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
    return false;
}

以下是程式碼實現

public class LRUCacheDemo<K,V> extends LinkedHashMap<K,V>{
	private int capacity;
	public LRUCacheDemo(int capacity){
		//引數1，坑位，傳過來的值，引數2，載入因子，引數3，訪問順序
		super(capacity,0.75F,true);
		this.capacity=capacity;
	}
	//怎麼彈出去一個坑位
	@Override
	protected boolean removeEldestEntry(java.util.Map.Entry<K, V> eldest) {
		return super.size()>capacity;
	}
	public static void main(String[] args) {
		//坑位是3個
		LRUCacheDemo lruCacheDemo=new LRUCacheDemo<>(3);
		lruCacheDemo.put(1,"a");
		lruCacheDemo.put(2,"b");
		lruCacheDemo.put(3,"c");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(4,"d");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(3,"c");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(3,"c");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(3,"c");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(3,"c");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
		lruCacheDemo.put(5,"x");
		System.out.println(lruCacheDemo.keySet());
	}
}

最後執行結果