134. LRU缓存策略

描述

为最近最少使用（LRU）缓存策略设计一个数据结构，它应该支持以下操作：
获取数据（get）和写入数据（set）。
获取数据get(key)：如果缓存中存在key，则获取其数据值（通常是正数），否则返回-1。
写入数据set(key, value)：如果key还没有在缓存中，则写入其数据值。
当缓存达到上限，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据用来腾出空闲位置。

LRU

新数据插入到链表头部
每当缓存命中（即缓存数据被访问），则将数据移到链表头部
当链表满的时候，将链表尾部的数据丢弃

思路

其实可以直接用 LinkedHashMap 直接来实现，但在这样等于作弊，所以用双向链表来表示先后顺序，用HashMap来存储寻找
HashTable里面存储的是 key 和 Node 即 hash 表的 value 是一个结点

代码

import java.util.Hashtable;
public class LRUCache {

  class DLinkedNode {
    int key;
    int value;
    DLinkedNode prev;
    DLinkedNode next;
  }

  private void addNode(DLinkedNode node) {
    /**
     * Always add the new node right after head.
     */
    node.prev = head;
    node.next = head.next;

    head.next.prev = node;
    head.next = node;
  }

  private void removeNode(DLinkedNode node){
    /**
     * Remove an existing node from the linked list.
     */
    DLinkedNode prev = node.prev;
    DLinkedNode next = node.next;

    prev.next = next;
    next.prev = prev;
  }

  private void moveToHead(DLinkedNode node){
    /**
     * Move certain node in between to the head.
     */
    removeNode(node);
    addNode(node);
  }

  private DLinkedNode popTail() {
    /**
     * Pop the current tail.
     */
    DLinkedNode res = tail.prev;
    removeNode(res);
    return res;
  }

  private Hashtable<Integer, DLinkedNode> cache =
          new Hashtable<Integer, DLinkedNode>();
  private int size;
  private int capacity;
  private DLinkedNode head, tail;

  public LRUCache(int capacity) {
    this.size = 0;
    this.capacity = capacity;

    head = new DLinkedNode();
    // head.prev = null;

    tail = new DLinkedNode();
    // tail.next = null;

    head.next = tail;
    tail.prev = head;
  }

  public int get(int key) {
    DLinkedNode node = cache.get(key);
    if (node == null) return -1;

    // move the accessed node to the head;
    moveToHead(node);

    return node.value;
  }

  public void put(int key, int value) {
    DLinkedNode node = cache.get(key);

    if(node == null) {
      DLinkedNode newNode = new DLinkedNode();
      newNode.key = key;
      newNode.value = value;

      cache.put(key, newNode);
      addNode(newNode);

      ++size;

      if(size > capacity) {
        // pop the tail
        DLinkedNode tail = popTail();
        cache.remove(tail.key);
        --size;
      }
    } else {
      // update the value.
      node.value = value;
      moveToHead(node);
    }
  }
}