如何實現LRU淘汰緩衝演算法
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緩衝淘汰策略：指快取被用滿時清理資料的優先順序
- 先進先出策略(FIFO:First in,First out)
- 最少使用策略（LFU:Least Frequently Used ）
- 最近最少使用策略(LRU:Least Recently Used)
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連結串列：通過‘指標’將一組零散的記憶體塊串聯起來使用。適合插入、刪除操作頻繁的場景，查詢時間複雜度較高。
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連結串列分類
- 單鏈表
- 迴圈連結串列
- 雙向連結串列
- 雙向迴圈連結串列
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記錄下個節點地址的指標叫做後繼指標next
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單鏈表：頭結點用來記錄連結串列的基地址，尾節點指向一個空地址NULL,表示連結串列最後一個節點。
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迴圈連結串列：尾結點指向連結串列的頭結點
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雙向連結串列：每個結點包含後繼指標與前驅指標
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思想：
- 空間換時間（比如緩衝操作）：對於執行較慢的程式，通過消耗更多的記憶體來進行優化。
- 時間換空間（程式碼跑在手機或者微控制器上）：消耗過多記憶體的程式，通過消耗更多的時間來降低記憶體的消耗。
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連結串列與陣列效能比拼
| 時間複雜度 | 陣列 | 連結串列 |
|---|---|---|
| 插入、刪除 | O(n) | O(1) |
| 隨機訪問 | O(1) | O(n) |
- 什麼是快取
緩衝是一種提高資料讀取效能的技術，在硬體設計、軟體開發中都有著非廣泛的應用，比如常見的 CPU 緩衝、資料庫緩衝、瀏覽器緩衝
- 為什麼使用快取？即快取的特點
緩衝的大小是有限的，當快取被用滿時，哪些資料應該被清理出去，哪些資料應該被保留？就需要用到快取淘汰策略
(如第 1 點)
- 連結串列實現 LRU 快取淘汰策略
當訪問的資料沒有儲存在快取的連結串列中時，直接將資料插入連結串列表頭，時間複雜度為O(1)；當訪問的資料存在於儲存的連結串列中時，將該資料對應的節點，插入到連結串列表頭,時間複雜度為O(n)。如果快取被佔滿，則從連結串列尾部的資料開始清理，時間複雜度為O(1)。
- 陣列實現 LRU 快取淘汰策略
- 方式一：首位置儲存最新訪問資料，末尾位置優先清理
當訪問的資料未存在於快取的陣列中時，直接將資料插入陣列第一個元素位置，此時陣列所有元素需要向後移動1個位置，時間複雜度為O(n)；當訪問的資料存在於快取的陣列中時，查詢到資料並將其插入陣列的第一個位置，此時亦需移動陣列元素，時間複雜度為O(n)。快取用滿時，則清理掉末尾的資料，時間複雜度為O(1)。
- 方式二：首位置優先清理，末尾位置儲存最新訪問資料
當訪問的資料未存在於快取的陣列中時，直接將資料新增進陣列作為當前最有一個元素時間複雜度為O(1)；當訪問的資料存在於快取的陣列中時，查詢到資料並將其插入當前陣列最後一個元素的位置，此時亦需移動陣列元素，時間複雜度為O(n)。快取用滿時，則清理掉陣列首位置的元素，且剩餘陣列元素需整體前移一位，時間複雜度為O(n)。（優化：清理的時候可以考慮一次性清理一定數量，從而降低清理次數，提高效能。）