题目
请你为 最不经常使用（LFU）缓存算法设计并实现数据结构。
实现 LFUCache 类：
LFUCache(int capacity) - 用数据结构的容量 capacity 初始化对象
int get(int key) - 如果键 key 存在于缓存中，则获取键的值，否则返回 -1 。
void put(int key, int value) - 如果键 key 已存在，则变更其值；如果键不存在，请插入键值对。当缓存达到其容量 capacity 时，则应该在插入新项之前，移除最不经常使用的项。在此问题中，当存在平局（即两个或更多个键具有相同使用频率）时，应该去除 最近最久未使用 的键。
为了确定最不常使用的键，可以为缓存中的每个键维护一个 使用计数器 。使用计数最小的键是最久未使用的键。
当一个键首次插入到缓存中时，它的使用计数器被设置为 1 (由于 put 操作)。对缓存中的键执行 get 或 put 操作，使用计数器的值将会递增。
函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。
示例：
输入： ["LFUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "get", "put", "get", "get", "get"] [[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [3], [4, 4], [1], [3], [4]] 输出： [null, null, null, 1, null, -1, 3, null, -1, 3, 4] 解释： // cnt(x) = 键 x 的使用计数 // cache=[] 将显示最后一次使用的顺序（最左边的元素是最近的） LFUCache lfu = new LFUCache(2); lfu.put(1, 1); // cache=[1,_], cnt(1)=1 lfu.put(2, 2); // cache=[2,1], cnt(2)=1, cnt(1)=1 lfu.get(1); // 返回 1 // cache=[1,2], cnt(2)=1, cnt(1)=2 lfu.put(3, 3); // 去除键 2 ，因为 cnt(2)=1 ，使用计数最小 // cache=[3,1], cnt(3)=1, cnt(1)=2 lfu.get(2); // 返回 -1（未找到） lfu.get(3); // 返回 3 // cache=[3,1], cnt(3)=2, cnt(1)=2 lfu.put(4, 4); // 去除键 1 ，1 和 3 的 cnt 相同，但 1 最久未使用 // cache=[4,3], cnt(4)=1, cnt(3)=2 lfu.get(1); // 返回 -1（未找到） lfu.get(3); // 返回 3 // cache=[3,4], cnt(4)=1, cnt(3)=3 lfu.get(4); // 返回 4 // cache=[3,4], cnt(4)=2, cnt(3)=3
解题
方法一：哈希+红黑树
struct Node{ int key,value; int cnt,time; Node(int _key,int _value,int _cnt,int _time):cnt(_cnt),time(_time),key(_key),value(_value){} }; struct cmp{ bool operator()(const Node* a,const Node* b)const { return a->cnt==b->cnt?a->time<b->time:a->cnt<b->cnt; } }; class LFUCache { int capacity,time; unordered_map<int,Node*> mp; set<Node*,cmp> set; public: LFUCache(int _capacity) { capacity=_capacity; time=0; mp.clear(); set.clear(); } int get(int key) { if(capacity==0) return -1; if(mp.count(key)==0) return -1; Node* p=mp[key]; set.erase(p); p->cnt++; p->time=++time; set.insert(p); mp[key]=p; return p->value; } void put(int key, int value) { if(capacity==0) return; if(mp.count(key)==0){ if(mp.size()==capacity){ Node* p=*(set.begin()); mp.erase(p->key); set.erase(set.begin()); delete p; } Node* p=new Node(key,value,1,++time); mp[key]=p; set.insert(p); }else{ Node* p=mp[key]; set.erase(p); p->value=value; p->cnt++; p->time=++time; set.insert(p); mp[key]=p; } } };
