C 實現快取演算法LRU和LFU

運用你所掌握的資料結構，設計和實現乙個lru (最近最少使用) 快取機制。它應該支援以下操作：獲取資料get和寫入資料put。

獲取資料get(key)- 如果金鑰 (key) 存在於快取中，則獲取金鑰的值（總是正數），否則返回 -1。

寫入資料put(key, value)- 如果金鑰不存在，則寫入其資料值。當快取容量達到上限時，它應該在寫入新資料之前刪除最近最少使用的資料值，從而為新的資料值留出空間。

高階:你是否可以在 o(1) 時間複雜度內完成這兩種操作？

思路：

lru實現採用雙向鍊錶 + hash_map 來進行實現。這裡採用雙向鍊錶的原因是：如果採用普通的單鏈表，則刪除節點的時候需要從表頭開始遍歷查詢，效率為o(n)，採用雙向鍊錶可以直接改變節點的前驅的指標指向進行刪除達到o(1)的效率。使用map來儲存節點的key、value值便於能在o(logn)的時間查詢元素,對應get操作。

**：

#define _silence_stdext_hash_deprecation_warnings
#include#include#includeusing namespace std;
struct cachenode 
};class lrucache 
int get(int key);
void set(int key,int value);
void remove(cachenode *node);
void sethead(cachenode *node);
cachenode *gethead();
private:
int size;//最大快取數
cachenode *head, *tail;
hash_mapmap;//int是關鍵字
};int lrucache::get(int key)
return node->value;
}	else
return -1;
}void lrucache::set(int key, int value)
node->value = value;
remove(node);
sethead(node);
}	else
sethead(node);
map[key] = node;	}}
void lrucache::remove(cachenode *node)
void lrucache::sethead(cachenode *node)
else	}
cachenode* lrucache::gethead()
int main(void)

設計並實現最少訪問頻率（lfu）快取的資料結構。lfu的每個資料塊都有乙個引用計數，所有資料塊按照引用計數排序，具有相同引用計數的資料塊則按照時間進行排序。它應該支援以下操作：get和put。

get(key)- 如果鍵存在於快取中，則獲取鍵的值（總是正數），否則返回 -1。

put(key, value)- 如果鍵不存在，請設定或插入值。當快取達到其容量時，它應該在插入新專案之前，使最不經常使用的專案無效。在此問題中，當存在平局（即兩個或更多個鍵具有相同使用頻率）時，最近最少使用的鍵將被去除。

高階：你是否可以在 o(1) 時間複雜度內執行兩項操作？

思路：

lru實現採用2個雙向鍊錶 + 2個hash_map 來進行實現。乙個雙向鍊錶用來鏈結各個頻率的鍊錶，另乙個鍊錶用來鏈結相同訪問頻率的各個記錄。這兩個鍊錶是巢狀關係。

兩個hash_map分別是存放關鍵字和對應的node，以及node所對應的頻率鏈。

每次新加入節點都是從頭部加入，所以對於訪問次數相同的關鍵字，刪除的是鍊錶尾部的那個，所以鍊錶需要有指針對頭尾進行記錄。

**：

#define _silence_stdext_hash_deprecation_warnings
#include#include#includeusing namespace std;
class node 
public:
int key;//關鍵字
int value;//值
int times;//訪問的次數
node *pre;//前乙個節點
node *next;//後乙個節點
};class nodelist 
void deletenode(node *node);
public:
node *head;
node *tail;
nodelist *pre;
nodelist *next;
};nodelist::nodelist(node *node)
void nodelist::addnodefromhead(node *newhead)
void nodelist::deletenode(node *node)
//刪掉這個節點之後，鍊錶中還至少有乙個節點
else
else if (node == tail)
else
}node->next = nullptr;
node->pre = nullptr;
}class lfucache ;
lfucache::lfucache(int c)
void lfucache::set(int key, int value)
else//緩衝區之前沒有這個關鍵字
node *node = new node(key, value, 1);//新建乙個節點，訪問次數為1 
if (headlist == nullptr)
headlist = new nodelist(node);
else
}records[key] = node;
heads[node] = headlist;
size++;	}}
//oldnodelist是node原來屬於的那個nodelist,當訪問數加一之後需要找到下乙個nodelist
void lfucache::move(node *node, nodelist* oldnodelist)
else//oldnodelist有下乙個節點
else
}}//把乙個node從lodelist裡面delete之後，然後呼叫下面這個
//方法進行判斷是不是連整個鍊錶不要了
bool lfucache::modifyheadlist(nodelist *nodelist)
else
return true;
}	return false;
}int lfucache::get(int key)
int main(void)

C 實現快取演算法LRU和LFU

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