运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个 LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。

获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

示例:

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );

cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1); // 返回 1
cache.put(3, 3); // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2); // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4); // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1); // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3); // 返回 3
cache.get(4); // 返回 4</pre>

思路：

get要O(1)必然用到哈希表，put功能是要维护历史数据，随时能够提取LRU的数据，要O(1)复杂度的话那必然要能够在常数时间内完成对数据的调整，即把使用的数据放一边，留下没使用过的数据，并且通过常数时间找到这个点，因此想到双向链表维护历史数据，并通过key与双向链表建立联系。每次put或者get把当前数据放在双向链表头指针的位置 ，删除元素时，释放尾指针即可。具体实现代码如下。

class LRUCache {
public:
    struct node{
        int key;
        int val;
        node* pre;
        node* next;
        node(int key2,int val2){key=key2;val=val2;pre=next=nullptr;}
    };
    class doublelinkedlist{
    public:
        node* pHead;
        node* pTail;
        int size;
        doublelinkedlist()
        {
            pHead=pTail=nullptr;
            size=0;
        }
        void addtofirst(node* n)
        {
            if(!pHead)
            {
                pHead=pTail=n;
            }
            else
            {
                n->next=pHead;
                pHead->pre=n;
                pHead=n;
            }
            size++;
        }
        void unlink(node* n)
        {
            node* pre=n->pre;
            node* next=n->next;

            if(n==pHead)
            {
                if(next)
                {
                    next->pre=nullptr;
                }     
                pHead=next;
            }
            else if(n==pTail)
            {     
                if(pre)
                {
                    pre->next=nullptr;
                }
                pTail=pre;
            }
            else
            {
                pre->next=next;
                next->pre=pre;
            }
            size--;
        }
        void taketofirst(node* n)
        {
            unlink(n);
            addtofirst(n);
        }
        void del(node* n)
        {
            unlink(n);
                
            delete n;
        }
    };
    LRUCache(int capacity) {
        cap=capacity;
    }
    
    int get(int key) {
        if(hashmap.find(key)!=hashmap.end())
        {
            
            dll.taketofirst(hashmap[key]);
            return hashmap[key]->val;
        }
        return -1;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        
        if(hashmap.find(key)!=hashmap.end())
        {
            dll.taketofirst(hashmap[key]);
            hashmap[key]->val=value;
        }
        else
        {
            node* n=new node(key,value);
            hashmap[key]=n;
            if(dll.size<cap)
            {
                dll.addtofirst(n);
            }
            else
            {
                hashmap.erase(dll.pTail->key);
                dll.del(dll.pTail); 
                dll.addtofirst(n);
            }
        }
    }
    int cap;
    map<int,node*> hashmap;
    doublelinkedlist dll;
};

/**
 * 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);
 */