LRU页面淘汰算法的实现

LRU（Least Recently Used）页面淘汰算法是一种常见的页面置换算法，其基本思想是将最近最少使用的页面淘汰掉，从而腾出空间来存放新的页面。下面是LRU页面淘汰算法的实现：

1. 创建一个双向链表来维护页面的访问顺序，链表头是最近使用的页面，链表尾是最近未使用的页面。

2. 创建一个哈希表来存储页面的访问情况，用页面的编号作为键，用指向双向链表节点的指针作为值。

3. 当需要淘汰一个页面时，从链表尾部取出节点并从哈希表中删除对应的键值对。

4. 当访问一个页面时，如果页面存在于哈希表中，则将对应的节点移动到链表头部；否则，将页面添加到链表头部，并在哈希表中创建对应的键值对。

下面是一个简单的Python实现代码：

class LRUCache:

    def __init__(self, capacity: int):
        self.capacity = capacity
        self.cache = {}
        self.head = Node(0, 0)
        self.tail = Node(0, 0)
        self.head.next = self.tail
        self.tail.prev = self.head

    def get(self, key: int) -> int:
        if key in self.cache:
            node = self.cache[key]
            self._remove(node)
            self._add(node)
            return node.value
        else:
            return -1

    def put(self, key: int, value: int) -> None:
        if key in self.cache:
            self._remove(self.cache[key])
        node = Node(key, value)
        self._add(node)
        self.cache[key] = node
        if len(self.cache) > self.capacity:
            node = self.tail.prev
            self._remove(node)
            del self.cache[node.key]

    def _add(self, node):
        head_next = self.head.next
        self.head.next = node
        node.prev = self.head
        node.next = head_next
        head_next.prev = node

    def _remove(self, node):
        node.prev.next = node.next
        node.next.prev = node.prev

class Node:

    def __init__(self, key, value):
        self.key = key
        self.value = value
        self.prev = None
        self.next = None

在上述代码中，Node类表示双向链表的节点，LRUCache类表示LRU缓存。其中，head和tail节点是哨兵节点，用于简化代码实现。在get方法中，如果缓存中存在指定的key，则将对应的节点移动到链表头部，并返回节点的value；否则，返回-1。在put方法中，如果缓存中已经存在指定的key，则将对应的节点移动到链表头部；否则，创建一个新的节点，并添加到链表头部。如果缓存已满，则从链表尾部删除一个节点，并在哈希表中删除对应的键值对。