前言
最近刷力扣题,对于我这种 0 基础来说,真的是脑壳疼啊。这个月我估计都是中等和困难题,没有简单题了。
幸好,力扣上有各种大牛给写题解。看着他们行云流水的代码,真的是羡慕不已。让我印象最深刻的就是人称 “甜姨” 的知心姐姐,还有名叫威哥的大哥。几乎每天他们的题解我都是必看的。
甜姨的题解,虽然姿势很帅,但是对于我这种新手来说,感觉不是太友好,因为思路写的太少,不是很详细。所以,每次我看不明白的时候,都得反复看好几遍,才能想明白她代码中的思路。
上个周末的一道题是,让实现一个 LFU 缓存算法。经过我几个小时的研究(其实,应该有8个小时以上了,没得办法啊,菜就得多勤奋咯),终于把甜姨的思路整明白了。为了便于以后自己复习,就把整个思路记下来了,并配上图示和大量代码注释,我相信对于跟我一样的新手来说,是非常友好的。
虽然,力扣要求是用时间复杂度 O(1) 来解,但是其它方式我感觉也有必要了解,毕竟是一个由浅到深的过程,自己实现一遍总归是好的。因此,我就把五种求解方式,从简单到复杂,都讲一遍。
LFU实现
力扣原题描述如下:
请你为 最不经常使用(LFU)缓存算法设计并实现数据结构。它应该支持以下操作:get 和 put。
get(key) - 如果键存在于缓存中,则获取键的值(总是正数),否则返回 -1。
put(key, value) - 如果键不存在,请设置或插入值。当缓存达到其容量时,则应该在插入新项之前,使最不经常使用的项无效。在此问题中,当存在平局(即两个或更多个键具有相同使用频率)时,应该去除 最近 最少使用的键。
「项的使用次数」就是自插入该项以来对其调用 get 和 put 函数的次数之和。使用次数会在对应项被移除后置为 0 。
示例:
就是要求我们设计一个 LFU 算法,根据访问次数(访问频次)大小来判断应该删除哪个元素,get和put操作都会增加访问频次。当访问频次相等时,就判断哪个元素是最久未使用过的,把它删除。
因此,这道题需要考虑两个方面,一个是访问频次,一个是访问时间的先后顺序。
方案一:使用优先队列
思路:
我们可以使用JDK提供的优先队列 PriorityQueue 来实现 。 因为优先队列内部维护了一个二叉堆,即可以保证每次 poll 元素的时候,都可以根据我们的要求,取出当前所有元素的最大值或是最小值。只需要我们的实体类实现 Comparable 接口就可以了。
因此,我们需要定义一个 Node 来保存当前元素的访问频次 freq,全局的自增的 index,用于比较大小。然后定义一个 Map