简单的算法：LRU算法

题目

        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。

解法

        使用map+双链表，使用双链表是因为方便删除末尾节点。

public class LRUCache {

    private Map<Integer, LinkedNode> cache;
    private int capacity;
    private int size = 0;

    // 用于判断哪个node是最近最少使用的：头部为最近使用的，尾部为最远使用的
    private LinkedNode head, tail;

    class LinkedNode {
        int key;
        int value;
        LinkedNode prev;
        LinkedNode next;

        public LinkedNode() {}

        public LinkedNode(int key, int value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }
    }

    // 初始化容器
    public LRUCache(int capacity) {
        cache = new HashMap();
        // 缓存长度
        this.capacity = capacity;
        head = new LinkedNode();
        tail = new LinkedNode();
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

    /**
     * 获取缓存
     * @param key
     */
    public int get(int key) {
        // 从缓存中获取key
        LinkedNode node = cache.get(key);
        // 没有获取到key
        if (node == null) {
            return -1;
        }
        // 从链表中删除原node
        removeNode(node);
        // 将node添加在链表头
        addToHead(node);
        return node.value;
    }

    /**
     * 添加缓存
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(int key, int value) {
        // 从缓存中获取key
        LinkedNode node = cache.get(key);
        // 没有获取到key
        if (node == null) {
            // 创建新node
            node = new LinkedNode(key, value);
            // 先将size扩展
            size++;
            // 越界需要删除尾部节点
            if (size > capacity) {
                // 删除队尾节点
                LinkedNode tailNode = removeTailNode();
                // 将队尾节点从map中删除
                cache.remove(tailNode.key);
                // size减少
                size--;
            }
            // 将node放在链表头部
            addToHead(node);
            // 将链表加入map
            cache.put(key, node);
        } else {
            // 更新node的value值
            node.value = value;
            // 删除链表中原node
            removeNode(node);
            // 将新node放在链表头部
            addToHead(node);
            // 将链表加入map
            cache.put(key, node);
        }
    }

    public void addToHead(LinkedNode node) {
        // 置于链表头
        head.next.prev = node;
        node.next = head.next;
        node.prev = head;
        head.next = node;
    }

    public void removeNode(LinkedNode node) {
        if (node != null) {
            node.prev.next = node.next;
            node.next.prev = node.prev;
        }
    }

    public LinkedNode removeTailNode() {
        LinkedNode removeNode = tail.prev;
        removeNode(tail.prev);
        return removeNode;
    }
}