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发布于2025-10-22 阅读(0)
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LRU缓存通过哈希表和双向链表实现,get和put操作均O(1):访问时移至链表头,满时删尾部节点。

实现一个LRU(Least Recently Used)缓存淘汰算法,核心是结合哈希表和双向链表,做到查询和更新都在 O(1) 时间完成。C++ 中可以通过 unordered_map 和自定义的双向链表节点来高效实现。
LRU 缓存需要满足:
为此,我们使用:
定义双向链表节点和缓存类框架:
struct Node {
int key, value;
Node* prev;
Node* next;
Node(int k, int v) : key(k), value(v), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};
缓存类包含:
封装两个辅助函数:
void removeNode(Node* node) {
node->prev->next = node->next;
node->next->prev = node->prev;
}
void addToHead(Node* node) {
node->prev = head;
node->next = head->next;
head->next->prev = node;
head->next = node;
}
get 操作逻辑:
put 操作逻辑:
#include <unordered_map> using namespace std;class LRUCache { private: struct Node { int key, value; Node prev; Node next; Node(int k, int v) : key(k), value(v), prev(nullptr), next(nullptr) {} };
int capacity; unordered_map<int, Node*> cache; Node* head; Node* tail; void removeNode(Node* node) { node->prev->next = node->next; node->next->prev = node->prev; } void addToHead(Node* node) { node->prev = head; node->next = head->next; head->next->prev = node; head->next = node; } void moveToHead(Node* node) { removeNode(node); addToHead(node); } Node* removeTail() { Node* node = tail->prev; removeNode(node); return node; }public: LRUCache(int cap) : capacity(cap), size(0) { head = new Node(0, 0); tail = new Node(0, 0); head->next = tail; tail->prev = head; }
int get(int key) { auto it = cache.find(key); if (it == cache.end()) return -1; Node* node = it->second; moveToHead(node); return node->value; } void put(int key, int value) { auto it = cache.find(key); if (it != cache.end()) { Node* node = it->second; node->value = value; moveToHead(node); } else { Node* newNode = new Node(key, value); cache[key] = newNode; addToHead(newNode); if (cache.size() > capacity) { Node* removed = removeTail(); cache.erase(removed->key); delete removed; } } } ~LRUCache() { Node* curr = head; while (curr) { Node* temp = curr; curr = curr->next; delete temp; } }};
这个实现保证了 get 和 put 都是 O(1) 时间复杂度,适合高频访问场景。注意手动管理内存或可改用智能指针。基本上就这些,不复杂但容易忽略细节比如指针连接顺序和析构处理。
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