监控电脑操作记录软件的LRU缓存算法及C++实现研究

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <list>
#include <string>
using namespace std;
// 定义监控电脑操作记录数据结构体
struct OperationRecord {
    int opId;               // 操作唯一标识
    string opType;          // 操作类型（如键盘输入、鼠标点击）
    string opContent;       // 操作内容
    long long timestamp;    // 操作时间戳（毫秒级）
};
// LRU缓存类实现
class LRUCache {
private:
    int capacity;                          // 缓存最大容量
    list<OperationRecord> cacheList;       // 双向链表：维护访问时序，头部为最近使用
    unordered_map<int, list<OperationRecord>::iterator> cacheMap;  // 哈希表：快速定位节点
public:
    // 构造函数：初始化缓存容量
    LRUCache(int cap) : capacity(cap) {}
    // 从缓存获取操作记录：存在则移至链表头部，不存在返回空记录
    OperationRecord get(int opId) {
        auto iter = cacheMap.find(opId);
        if (iter == cacheMap.end()) {
            return { -1, "", "", 0 };  // 未找到返回空记录
        }
        // 将找到的节点移至链表头部（标记为最近使用）
        cacheList.splice(cacheList.begin(), cacheList, iter->second);
        return *(iter->second);
    }
    // 插入/更新操作记录：存在则更新并移至头部，不存在则插入，超容则淘汰尾部
    void put(OperationRecord record) {
        auto iter = cacheMap.find(record.opId);
        // 记录已存在：更新数据并移至头部
        if (iter != cacheMap.end()) {
            iter->second->opType = record.opType;
            iter->second->opContent = record.opContent;
            iter->second->timestamp = record.timestamp;
            cacheList.splice(cacheList.begin(), cacheList, iter->second);
            return;
        }
        // 记录不存在：插入头部
        cacheList.push_front(record);
        cacheMap[record.opId] = cacheList.begin();
        // 缓存超容：淘汰尾部（最久未使用）记录
        if (cacheList.size() > capacity) {
            OperationRecord lastRecord = cacheList.back();
            cacheMap.erase(lastRecord.opId);
            cacheList.pop_back();
        }
    }
    // 获取当前缓存大小
    int getCacheSize() const {
        return cacheList.size();
    }
};
// 测试例程
int main() {
    // 初始化缓存容量为3的LRU缓存
    LRUCache lruCache(3);
    // 模拟插入3条监控电脑操作记录
    lruCache.put({ 1, "键盘输入", "输入账号：admin", 1741234567890 });
    lruCache.put({ 2, "鼠标点击", "点击登录按钮", 1741234568901 });
    lruCache.put({ 3, "程序启动", "启动浏览器", 1741234570123 });
    cout << "当前缓存大小：" << lruCache.getCacheSize() << endl;  // 输出3
    // 访问操作记录2，使其成为最近使用
    OperationRecord record2 = lruCache.get(2);
    cout << "访问操作记录2：" << record2.opType << " - " << record2.opContent << endl;
    // 插入第4条记录，触发淘汰最久未使用的记录1
    lruCache.put({ 4, "文件操作", "打开文档：报告.docx", 1741234571456 });
    cout << "插入第4条记录后缓存大小：" << lruCache.getCacheSize() << endl;  // 输出3
    // 尝试获取已被淘汰的记录1
    OperationRecord record1 = lruCache.get(1);
    cout << "获取已淘汰的记录1：" << record1.opId << "（-1表示未找到）" << endl;
    return 0;
}