LRUCache的C++实现

LRUCache可以用于在内存中保持当前的热点数据，下面实现一个有大小限制的lru cache，相关如下：

1. 模板化；

2. 利用std::unordered_map实现o(1)查找，利用std::list实现o(1)删除 (双链表+hash表）；

3. 用map保持key和结点在链表中的位置(iterator)

4. 需要同时考虑如下情况：

put操作：

（1）如果当前key存在，则将对于的结点剪切到链表的头部，同时更新哈希表中value的值；

（2）如果当前key不存在于hash表中，且元素个数已经达到最大值，则删除链表的最后一个结点，同时把新结点插入到链表的头部，同时更新hash表（增加新节点和删除旧结点表项）；

get操作：

（1）检查当前hash表中是否有该key，如果存在，则将该key对应的结点move到list的头部,并同步更新map的value；

（2）如果hash表中不存在改key，则返回-1；

对应的代码如下：

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <list>
#include <string>
#include <utility>template<class KeyType, class ValueType>
class LRUCache {
public:LRUCache(int capacity) : m_capacity(capacity) {}  int get(KeyType key, ValueType& value);//0-找到, -1-没找到int put(KeyType key, ValueType value);// 0-插入成功, -1 -插入失败void show() const; //展示当前LRUcache中的内容
private:typedef std::pair<KeyType, ValueType> Node;typedef typename std::list<Node>::iterator Iter;std::list<Node> m_list;//双向链表std::unordered_map<KeyType, Iter> m_map;//哈希表int m_capacity;//cache的最大元素个数
}; template<class KeyType, class ValueType>
int LRUCache<KeyType, ValueType>::get(KeyType key, ValueType& value) {if (m_map.count(key) <= 0) {return -1; }   //获取值Iter iter = m_map[key];//将值移到headm_list.splice(m_list.begin(), m_list, iter);return 0;
}template<class KeyType, class ValueType>
int LRUCache<KeyType, ValueType>::put(KeyType key, ValueType value) {//检查当前map中是否有该key,如果存在，则将该key对应的结点move到list的头部,并同步更新map的valueif (m_map.count(key) > 0) {Iter iter = m_map[key];iter->second = value; //充值map中key对应的valuem_list.splice(m_list.begin(), m_list, iter); //将对应的结点move到header} else {//检查当前元素是否达到容器的最大值,如果达到了阈值,则先将最后一个元素删除,将新元素插入到首部,同时更新mapNode node(key, value);if (m_list.size() == m_capacity) {m_map.erase(m_list.back().first);//将元素从map中删除m_list.pop_back();//移除最后一个元素}   //将新元素插入到map和list中m_list.push_front(node);m_map[key] = m_list.begin();}   return 0;
}template<class KeyType, class ValueType>
void LRUCache<KeyType, ValueType>::show() const {auto iter = m_list.begin(); auto iter_end = m_list.end();while (iter != iter_end) {std::cout << "(" << iter->first << "," << iter->second << ") ";iter++;}std::cout << std::endl;
}int main(int argc, char* argv[]) {LRUCache<std::string, int> cache(5);//先插入4个元素std::cout << "insert (aaa,111) (bbb,222) (ccc,333) (ddd,444) (eee,555)" << std::endl;cache.put("aaa", 111);cache.put("bbb", 222);cache.put("ccc", 333);cache.put("ddd", 444);cache.put("eee", 555);cache.show();//访问元素cccint result = 0;cache.get("ccc", result);std::cout << "after visit ccc" << std::endl;cache.show();//再插入一个元素("fff",666)cache.put("fff", 666);std::cout << "insert (fff,666)" << std::endl;cache.show();return 0;
}

输出结果如下：

insert (aaa,111) (bbb,222) (ccc,333) (ddd,444) (eee,555)
(eee,555) (ddd,444) (ccc,333) (bbb,222) (aaa,111)
after visit ccc
(ccc,333) (eee,555) (ddd,444) (bbb,222) (aaa,111)
insert (fff,666)
(fff,666) (ccc,333) (eee,555) (ddd,444) (bbb,222)

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