/*
* LFU 算法:淘汰访问频次最低的元素,如果访问频次最低的数据有多条,则需要淘汰最旧的数据。
* */
class LFUCache {
// 存放 key 到 val 的映射
HashMap<Integer, Integer> keyToVal = new HashMap<>();
// 存放 key 到 使用频次freq 的映射
HashMap<Integer, Integer> keyToFreq = new HashMap<>();
// 使用频次freq 到 key 列表的映射。用于删除最久未使用的 key(即链表头的 key)
HashMap<Integer, LinkedHashSet<Integer>> freqToKeys = new HashMap<>();
// 记录最小的频次
int minFreq = 0;
// 记录 LFU 缓存的最大容量
int capacity;
public LFUCache(int capacity){
this.capacity = capacity;
}
public int get(int key){
// 如果不存在 key
if(!keyToVal.containsKey(key)){
return -1;
}
// 增加 key 对应的 freq
increaseFreq(key);
return keyToVal.get(key);
}
public void put(int key, int val){
if(capacity <= 0){
return;
}
// 如果 key 已经存在,那么修改对应的 value 即可
if(keyToVal.containsKey(key)){
keyToVal.put(key, val);
// key 对应的 freq 加 1
increaseFreq(key);
return;
}
// 如果 key 不存在,需要插入
// 容量已满的话需要淘汰一个 freq 最小的 key
if(capacity == keyToVal.size()){
removeMinFreqKey();
}
// 插入 key 和 value,对应的 freq 为 1
keyToVal.put(key, val);
keyToFreq.put(key, 1);
freqToKeys.putIfAbsent(1, new LinkedHashSet<>());
freqToKeys.get(1).add(key);
// 插入新的 key 后最小的 freq 肯定是 1
minFreq = 1;
}
// 增加 key 对应的 freq
public void increaseFreq(int key){
int freq = keyToFreq.get(key);
// 更新 keyToFreq 表。使用频次 + 1
keyToFreq.put(key, freq + 1);
// 更新 freqToKeys 表。
// 将 key 从 freq 对应的列表中删除
freqToKeys.get(freq).remove(key);
// 将 key 加入 freq+1 对应的列表中
freqToKeys.putIfAbsent(freq + 1, new LinkedHashSet<>());
freqToKeys.get(freq + 1).add(key);
// 如果 freq 对应的列表空了,移除这个 freq
if(freqToKeys.get(freq).isEmpty()){
freqToKeys.remove(freq);
// 如果这个 freq 恰好是 minFreq,更新 minFreq
if(freq == minFreq){
minFreq++;
}
}
}
// 淘汰一个 freq 最小的 key
public void removeMinFreqKey(){
// 得到 freq 最小时对应的 key 列表
LinkedHashSet<Integer> keyList = freqToKeys.get(minFreq);
// 最先被插入的那个 key(也就是最长时间没有使用过的 key,即链表头部的 key)就是该被淘汰的 key
int deleteKey = keyList.iterator().next();
keyList.remove(deleteKey);
if(keyList.isEmpty()){
freqToKeys.remove(minFreq);
freqToKeys.remove(minFreq);
// 如果freq 对应的 key 列表空了,此时需要移除这个 freq,因为此时的 freq 就是 minFreq,因此 minFreq 需要加 1。
// 但其实没有下面这行代码也可以。因为只有在 put 方法插入 key 的时候才有可能调用 removeMinFreqKey() 方法,而在 put() 方法
// 中,插入新的 key 时一定会把 minFreq 更新变成 1,因此说即使这里 minFreq 变了,我们也不需要管它。
minFreq++;
}
keyToVal.remove(deleteKey);
keyToFreq.remove(deleteKey);
}
}
LFU算法
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转载自blog.csdn.net/weixin_46497503/article/details/120236592
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