用Java语言写出一个缓存结构需要实现如下功能. set(key, value): 将记录(key, value)插入该结构 get(key): 返回key对应的value值但是缓存结构中最多放K条记录,如果新的第K+1条记录要加入,就需要根据策略删掉一条记录,然后才能把新记录加入这个策略为: 在缓存结构的K条记录中,哪一个key从进入缓存结构的时刻开始,被调用set或者get的次数最少,就删掉这个key的记录 如果调用次数最少的key有多个,上次调用发生最早的kev被删除 这就是LFU缓存替换算法。实现这个结构,K作为参数给出 数据范围: 0<1105,val <2x109要求: get和set的时间复杂度都是 O(logn),空间复杂度是O(n) 若opt=1,接下来两个整数x,y,表示set(x,y)若opt=2,接下来一个整数x,表示get(x),若x未出现过或已被移除,则返回-1 对于每个操作2,返回一个答案
时间: 2024-04-13 15:29:33 浏览: 20
你可以使用一个HashMap和一个双向链表来实现LFU缓存替换算法。HashMap用于快速查找key对应的节点,双向链表用于按调用次数从小到大维护所有节点。
首先,我们需要定义一个节点类来表示缓存中的记录:
```java
class Node {
int key;
int value;
int freq;
Node prev;
Node next;
public Node(int key, int value) {
this.key = key;
this.value = value;
this.freq = 1;
}
}
```
然后,我们定义一个LFUCache类来实现缓存结构:
```java
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class LFUCache {
private int capacity;
private Map<Integer, Node> cache;
private Map<Integer, DoublyLinkedList> freqMap;
private int minFreq;
public LFUCache(int capacity) {
this.capacity = capacity;
this.cache = new HashMap<>();
this.freqMap = new HashMap<>();
this.minFreq = 0;
}
public void set(int key, int value) {
if (capacity == 0) return;
if (cache.containsKey(key)) {
Node node = cache.get(key);
node.value = value;
get(key); // Increase frequency
} else {
if (cache.size() == capacity) {
DoublyLinkedList minFreqList = freqMap.get(minFreq);
Node evictedNode = minFreqList.removeTail();
cache.remove(evictedNode.key);
}
Node newNode = new Node(key, value);
cache.put(key, newNode);
DoublyLinkedList list = freqMap.getOrDefault(1, new DoublyLinkedList());
list.addHead(newNode);
freqMap.put(1, list);
minFreq = 1;
}
}
public int get(int key) {
if (!cache.containsKey(key)) {
return -1;
}
Node node = cache.get(key);
int freq = node.freq;
DoublyLinkedList list = freqMap.get(freq);
list.removeNode(node);
if (freq == minFreq && list.size == 0) {
minFreq++;
}
node.freq++;
DoublyLinkedList newList = freqMap.getOrDefault(node.freq, new DoublyLinkedList());
newList.addHead(node);
freqMap.put(node.freq, newList);
return node.value;
}
private class DoublyLinkedList {
Node head;
Node tail;
int size;
public DoublyLinkedList() {
head = new Node(0, 0);
tail = new Node(0, 0);
head.next = tail;
tail.prev = head;
size = 0;
}
public void addHead(Node node) {
node.next = head.next;
node.next.prev = node;
node.prev = head;
head.next = node;
size++;
}
public void removeNode(Node node) {
node.prev.next = node.next;
node.next.prev = node.prev;
size--;
}
public Node removeTail() {
if (size > 0) {
Node tailNode = tail.prev;
removeNode(tailNode);
return tailNode;
} else {
return null;
}
}
}
}
```
使用该LFUCache类,你可以按照下面的方式进行操作:
```java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
LFUCache cache = new LFUCache(2);
cache.set(1, 1);
cache.set(2, 2);
System.out.println(cache.get(1)); // Output: 1
cache.set(3, 3);
System.out.println(cache.get(2)); // Output: -1
System.out.println(cache.get(3)); // Output: 3
cache.set(4, 4);
System.out.println(cache.get(1)); // Output: -1
System.out.println(cache.get(3)); // Output: 3
System.out.println(cache.get(4)); // Output: 4
}
}
```
上述代码实现了一个容量为2的LFU缓存结构,并按照题目要求进行操作。