LRU缓存算法实现:哈希表与链表结合详解
小伙伴们对文章编程感兴趣吗?是否正在学习相关知识点?如果是,那么本文《实现LRU缓存算法的数据结构通常需要结合哈希表和双向链表。以下是具体步骤:1. 数据结构选择哈希表(Hash Map):用于快速查找缓存中的键,时间复杂度为 O(1)。双向链表(Doubly Linked List):用于维护元素的使用顺序,最近使用的元素移到头部,最久未使用的元素从尾部删除。2. 核心操作插入(Insert):如果键已存在,更新值并将该节点移动到头部。如果键不存在,创建新节点并插入到头部。若缓存已满,删除尾部节点。访问(Get):如果键存在,将其对应的节点移动到头部。如果键不存在,返回 null 或 None。3. 代码实现(以 Python 为例) from collections import OrderedDict class LRUCache: def __init__(self, capacity: int): self.cache = OrderedDict() self.capacity = capacity def get(self, key: int) -> int: if key not in self.cache: return -1 # 将访问的键移动到末尾(表示最近使用) self.cache.move_to_end(key) return self.cache[key] def put(self,》,就很适合你,本篇文章讲解的知识点主要包括。在之后的文章中也会多多分享相关知识点,希望对大家的知识积累有所帮助!
答案:结合哈希表和双向链表实现LRU缓存,哈希表支持O(1)查找,双向链表维护访问顺序,头结点为最近使用,尾结点为最久未使用;get操作查找不到返回-1,找到则移到头部并返回值;put操作若键存在则更新并移至头部,否则创建新节点插入头部,超容量时删除尾部节点;通过add_to_head、remove_node、move_to_head和pop_tail等辅助方法实现O(1)时间复杂度的插入、删除与移动操作,适用于页面置换、Redis及浏览器缓存等场景。

要实现一个支持LRU(Least Recently Used)缓存算法的数据结构,核心是结合哈希表和双向链表,以达到快速查找、插入、删除和维护访问顺序的目的。关键点在于:当缓存满时,淘汰最久未使用的数据;每次访问(get 或 put)某个键时,该键对应的数据要被移到最近使用的位置。
数据结构设计
使用以下两个组件组合:
- 哈希表(dict / map):用于存储键到节点的映射,实现 O(1) 的查找时间。
- 双向链表:维护元素的访问顺序,头部为最近使用,尾部为最久未使用。
每个链表节点包含 key、value、prev 和 next 指针。
核心操作实现
需要支持 get 和 put 两个主要操作,并保证时间复杂度为 O(1):
- get(key):
- 如果 key 不存在,返回 -1。
- 如果存在,将对应节点移到链表头部(表示最近使用),并返回 value。
- put(key, value):
- 如果 key 已存在,更新其 value 并移到头部。
- 如果 key 不存在,创建新节点插入头部。
- 插入后若超出容量,删除尾部节点(最久未使用)。
辅助方法:移动到头部与删除尾部
为了简化逻辑,可以封装几个工具函数:
- add_to_head(node):将节点插入双向链表头部。
- remove_node(node):从链表中移除指定节点。
- move_to_head(node):先删除再添加到头部。
- pop_tail():移除并返回尾部节点,用于淘汰。
这些操作通过调整 prev 和 next 指针完成,不涉及遍历,因此是 O(1)。
Python 示例代码
class ListNode:
def __init__(self, key=0, val=0):
self.key = key
self.val = val
self.prev = None
self.next = None
class LRUCache:
def __init__(self, capacity: int):
self.capacity = capacity
self.cache = {}
self.head = ListNode()
self.tail = ListNode()
self.head.next = self.tail
self.tail.prev = self.head
def _add_to_head(self, node):
node.prev = self.head
node.next = self.head.next
self.head.next.prev = node
self.head.next = node
def _remove_node(self, node):
prev = node.prev
nxt = node.next
prev.next = nxt
nxt.prev = prev
def _move_to_head(self, node):
self._remove_node(node)
self._add_to_head(node)
def _pop_tail(self):
node = self.tail.prev
self._remove_node(node)
return node
def get(self, key: int) -> int:
node = self.cache.get(key)
if not node:
return -1
self._move_to_head(node)
return node.val
def put(self, key: int, value: int) -> None:
node = self.cache.get(key)
if node:
node.val = value
self._move_to_head(node)
else:
new_node = ListNode(key, value)
self.cache[key] = new_node
self._add_to_head(new_node)
if len(self.cache) > self.capacity:
tail = self._pop_tail()
del self.cache[tail.key]
基本上就这些。这套实现确保了 get 和 put 都在常数时间内完成,符合 LRU 缓存的基本要求。实际应用中可用于页面置换、Redis 近似策略或浏览器缓存等场景。
以上就是本文的全部内容了,是否有顺利帮助你解决问题?若是能给你带来学习上的帮助,请大家多多支持golang学习网!更多关于文章的相关知识,也可关注golang学习网公众号。
HTML音频转录:提升内容可访问性方法
- 上一篇
- HTML音频转录:提升内容可访问性方法
- 下一篇
- PHP字符串转数组方法详解
-
- 文章 · 前端 | 30秒前 |
- 优化JS按钮状态:事件委托实现互斥点击
- 467浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 39秒前 |
- 浮动导航栏布局技巧与margin调整方法
- 421浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 2分钟前 |
- CSS表单验证:valid与invalid使用详解
- 125浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 9分钟前 |
- JavaScript逻辑赋值运算符全面解析
- 343浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 18分钟前 |
- FetchAPI使用教程与实战详解
- 222浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 30分钟前 |
- JavaScript国际化实现与本地化技巧
- 230浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 46分钟前 |
- HTML引入CSS方式对比:link与style优缺点分析
- 459浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 48分钟前 |
- React列表动态移动与状态管理技巧
- 188浏览 收藏
-
- 文章 · 前端 | 51分钟前 |
- TelegramBot消息保护设置全解析
- 382浏览 收藏
-
- 前端进阶之JavaScript设计模式
- 设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
- 543次学习
-
- GO语言核心编程课程
- 本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
- 516次学习
-
- 简单聊聊mysql8与网络通信
- 如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
- 500次学习
-
- JavaScript正则表达式基础与实战
- 在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
- 487次学习
-
- 从零制作响应式网站—Grid布局
- 本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
- 485次学习
-
- ChatExcel酷表
- ChatExcel酷表是由北京大学团队打造的Excel聊天机器人,用自然语言操控表格,简化数据处理,告别繁琐操作,提升工作效率!适用于学生、上班族及政府人员。
- 3184次使用
-
- Any绘本
- 探索Any绘本(anypicturebook.com/zh),一款开源免费的AI绘本创作工具,基于Google Gemini与Flux AI模型,让您轻松创作个性化绘本。适用于家庭、教育、创作等多种场景,零门槛,高自由度,技术透明,本地可控。
- 3395次使用
-
- 可赞AI
- 可赞AI,AI驱动的办公可视化智能工具,助您轻松实现文本与可视化元素高效转化。无论是智能文档生成、多格式文本解析,还是一键生成专业图表、脑图、知识卡片,可赞AI都能让信息处理更清晰高效。覆盖数据汇报、会议纪要、内容营销等全场景,大幅提升办公效率,降低专业门槛,是您提升工作效率的得力助手。
- 3427次使用
-
- 星月写作
- 星月写作是国内首款聚焦中文网络小说创作的AI辅助工具,解决网文作者从构思到变现的全流程痛点。AI扫榜、专属模板、全链路适配,助力新人快速上手,资深作者效率倍增。
- 4532次使用
-
- MagicLight
- MagicLight.ai是全球首款叙事驱动型AI动画视频创作平台,专注于解决从故事想法到完整动画的全流程痛点。它通过自研AI模型,保障角色、风格、场景高度一致性,让零动画经验者也能高效产出专业级叙事内容。广泛适用于独立创作者、动画工作室、教育机构及企业营销,助您轻松实现创意落地与商业化。
- 3804次使用
-
- JavaScript函数定义及示例详解
- 2025-05-11 502浏览
-
- 优化用户界面体验的秘密武器:CSS开发项目经验大揭秘
- 2023-11-03 501浏览
-
- 使用微信小程序实现图片轮播特效
- 2023-11-21 501浏览
-
- 解析sessionStorage的存储能力与限制
- 2024-01-11 501浏览
-
- 探索冒泡活动对于团队合作的推动力
- 2024-01-13 501浏览

