LRU缓存

题目描述：

请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。
实现 LRUCache 类：
LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。
函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

思路：

get函数需要时间复杂度为o(1)，那必然需要使用hash值来存取，可以联想到使用map来存储，但是如果想实现lru，那所有（key，value）应该是按照新旧程度排序的，而map中的元素是无序的。要想同时满足有序且hash值存取，可以采用map+链表，map格式为(Integer,node),一个个node再组成链表。链表尾部是最新使用的关键字，头部为最旧。

当作get，我们查询map中是否存在key，若存在，直接返回相应node.value，并将这个node的位置改到链表尾端。

当作put，查询map中是否存在key，若存在，修改对应node的value，并将node移至链表尾端，若不存在，链表size小于capacity则直接加入map和链表的尾端，size大于capacity，则移除链表的第一个节点以及map中对应的元素，然后将新key加入map和链表。

代码：

class LRUCache {
    int capacity;
    Map<Integer,Node> map ;
    DoubleList doubleList;
    public LRUCache(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.map = new HashMap<>();
        this.doubleList = new DoubleList();
    }

    public int get(int key) {
        Node node = map.get(key);
        if(node==null)return -1;
        else {
            doubleList.removeNode(node);
            doubleList.add(node);
            return node.value;
        }
    }

    public void put(int key, int value) {
        if(map.containsKey(key)){
            Node node = map.get(key);
            node.value = value;
            doubleList.removeNode(node);
            doubleList.add(node);
            return;
        }
        if(doubleList.size<capacity){
            Node node = new Node(key, value);
            doubleList.add(node);
            map.put(key,node);
            return;
        }
        int k = doubleList.removeHead();
        Node node = new Node(key, value);
        doubleList.add(node);
        map.remove(k);
        map.put(key,node);
    }
}

class Node{
    int key;
    int value;
    Node prev;
    Node next;
    public Node(){}
    public Node(int key, int value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

}
class DoubleList{
    Node head;
    Node tail;
    int size;

    public DoubleList() {
        head = new Node();
        tail = new Node();
        head.next=tail;
        tail.prev =head;
        size = 0;
    }
    public void add(Node node){
        tail.prev.next = node;
        node.prev =tail.prev;
        node.next = tail;
        tail.prev = node;
        size++;
    }
    public int removeHead(){
        Node node = head.next;
        head.next = node.next;
        node.next.prev = head;
        size--;
        return node.key;

    }
    public void removeNode(Node node){
        node.prev.next = node.next;
        node.next.prev = node.prev;
        size--;
    }

}


/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj.get(key);
 * obj.put(key,value);
 */
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