【題目】 設計一種快取結構，該結構在構造時確定大小，假設大小為k，並有兩個功能：
get（key）：返回key對應的value值;
set（key，value）：將**記錄（key，value）**插入該結構。
【要求】
get和set方法的時間複雜度為o（1
）o（1）
o（1）
。
某個key的get和set操作一旦發生，認為這個key的記錄成了最經常使用的。
當快取的大小超過k時，移除最不經常使用的記錄，即get和set最久遠的。
【舉例】 假設快取結構的例項是cache，大小為3，並依次發生如下行為：
cache.set（「a」，1）。最經常使用的記錄為（「a」，1）。
cache.set（「b」，2）。最經常使用的記錄為（「b」，2），（「a」，1）變為最不經常的。
cache.set（「c」，3）。最經常使用的記錄為（「c」，2），（「a」，1）還是最不經常的。
cache.get（「a」）。最經常使用的記錄為（「a」，1），（「b」，2）變為最不經常的。
cache.set（「d」，4）。大小超過了3，所以移除此時最不經常使用的記錄 （「b」，2），加入記錄（「d」，4）。
此時（「d」，4）為最經常使用的記錄，然後（「c」，2）變為最不經常使用的記錄。
lru（least recently used）:最近最少使用演算法。
雜湊表本身get和set方法的時間複雜度為o（1
）o（1）
o（1）
，但需要在k容量下維護最近最經常使用的記錄，因此在其基礎上，再增添結構。
注意：快取結構需要更新內部節點（值）位置，因此不可以用collections模組中deque實現。
# value儲存在node中
class
node
:def
__init__
(self, value)
: self.value = value
self.last =
none
self.
next
=none
# 雙端佇列
# 注意：快取結構需要更新內部節點位置，因此不可以用collections模組中deque實現
class
nodedoublelinkedlist
:def
__init__
(self)
: self.head =
none
self.tail =
none
# 新增節點至末尾
defaddtail
(self, node)
:if self.tail is
none
: self.head = node
self.tail = node
else
: self.tail.
next
= node
node.last = self.tail
self.tail = node
# 移除頭節點
defremovehead
(self)
:if self.head is
none
:return
res = self.head
if self.head is self.tail:
self.head =
none
self.tail =
none
else
: self.head = res.
next
res.
next
=none
self.head.last =
none
return res
# 將已存在的節點移至末尾
defmovenodetotail
(self, node)
:if node == self.tail:
return
# 至少有兩個節點，處理前後節點鏈結
if node == self.head:
self.head = self.head.
next
self.head.last =
none
else
: node.last.
next
= node.
next
node.
next
.last = node.last
# 移至末尾，並標記為tail
node.last = self.tail
self.tail.
next
= node
self.tail = node
class
mycache
:def
__init__
(self, capacity)
: self.keynodemap =
self.nodekeymap =
self.nodelist = nodedoublelinkedlist(
) self.capacity = capacity
defget(self, key)
:if key not
in self.keynodemap:
return
none
node = self.keynodemap.get(key)
self.nodelist.movenodetotail(node)
return node
# 存在則更新，不存在則新增
defset
(self, key, value)
:if key in self.keynodemap:
node = self.keynodemap[key]
node.value = value
self.nodelist.movenodetotail(node)
else
: node = node(value)
self.keynodemap[key]
= node
self.nodekeymap[node]
= key
self.nodelist.addtail(node)
# 超出容量，移除最不經常使用的節點
iflen
(self.nodekeymap)
== self.capacity +1:
head = self.nodelist.removehead(
) key = self.nodekeymap[head]
del self.keynodemap[key]
del self.nodekeymap[node]
# 簡單測試
if __name__ ==
'__main__'
: cache = mycache(3)
cache.
set(
'a',1)
cache.
set(
'b',2)
cache.
set(
'c',3)
cache.
set(
'd',4)
nodelist = cache.nodelist
cur = nodelist.head
while cur !=
none
:print
(cur.value, end=
' ')
cur = cur.
next
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