LFU算法

LFU算法

全栈程序员-站长 • 2025年9月15日上午9:15 • 未分类 • 阅读 0

/* * 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); } }