使用 PHP 实现 LRU 缓存淘汰算法

LRU(cache)

LRU 介绍

缓存是一种提高数据读取性能的技术。但是对于计算机来说，并不可能缓存所有的数据，在达到它的临界空间时，我们需要通过一些规则用新的数据取代掉一部分的缓存数据。这时候你会如果选择替换呢？

替换的策略有很多种，常用的有以下几种:

● FIFO (先进先出策略)

● LFU (最少使用策略)

● LRU (最近最少使用策略)

● NMRU (在最近没有使用的缓存中随机选择一个替换)

介于我这篇主要实现 LRU，所以就不去介绍其他的了，可以自行去了解。

假设你已经有 5 个女朋友了，此时你成功勾搭上一个新女朋友，在你沉迷女色的同时，你惊奇的发现，你已经不能像年轻时一样以一敌六了，你必须舍弃若干个女朋友，这时候，身拥六个女朋友的渣男你，彻底展示出你的渣男本色，和最近最少秀恩爱的小姐姐说再见：“对不起，国篮此时需要我挺身发边线球，我楠辞琦咎，再见。”，就这样在你成功勾搭一个新小姐姐，你的身体临界点的同时，你就必须舍弃其他的小姐姐。

下面来张实际点的图搞清楚他的原理。

基于上述图片，我们知道，对于 LRU 的操作，无非在于插入 (insert), 删除 (delete)，以及替换，针对替换来说，如果缓存空间满了，那么就是 insert to head and delete for tail。如果未满，也分为两种，一种是缓存命中的话，只需要把缓存的值 move to head。如果之前不存在，那么就是 insert to head。

实现过程

接下来就是数据结构的选择了。数组的存储是连续的内存空间，虽然查询的时间复杂度是 O (1), 但是删除和插入为了保存内存空间的连续性，需要进行搬移，那么时间复杂度就是 O (n), 为了实现能快速删除，故而采用双向链表。但是链表的查询时间复杂度是 O (n), 那么就需要 hash table。屁话说了这么多，代码实现。其实之前刷过这道题目。特地拿出来讲一下。

class LRUCache {    private $capacity;    private $list;    /**     * @param Integer $capacity     */    function __construct($capacity) {        $this->capacity=$capacity;        $this->list=new HashList();    }    /**     * @param Integer $key     * @return Integer     */    function get($key) {        if($key<0) return -1;        return $this->list->get($key);    }    /**     * @param Integer $key     * @param Integer $value     * @return NULL     */    function put($key, $value) {        $size=$this->list<strong>*本文来源gaodai#ma#com搞@代~码^网+</strong><strong>搞代gaodaima码</strong>->size;        $isHas=$this->list->checkIndex($key);        if($isHas || $size+1 > $this->capacity){            $this->list->removeNode($key);        }        $this->list->addAsHead($key,$value);    }}class HashList{    public $head;    public $tail;    public $size;    public $buckets=[];    public function __construct(Node $head=null,Node $tail=null){        $this->head=$head;        $this->tail=$tail;        $this->size=0;    }    //检查键是否存在    public function checkIndex($key){        $res=$this->buckets[$key];        if($res){            return true;        }        return false;    }    public function get($key){        $res=$this->buckets[$key];        if(!$res) return -1;        $this->moveToHead($res);        return $res->val;    }    //新加入的节点    public function addAsHead($key,$val){        $node=new Node($val);        if($this->tail==null && $this->head !=null){            $this->tail=$this->head;            $this->tail->next=null;            $this->tail->pre=$node;        }        $node->pre=null;        $node->next=$this->head;        $this->head->pre=$node;        $this->head=$node;        $node->key=$key;        $this->buckets[$key]=$node;        $this->size++;    }    //移除指针(已存在的键值对或者删除最近最少使用原则)    public function removeNode($key){        $current=$this->head;        for($i=1;$i<$this->size;$i++){            if($current->key==$key) break;            $current=$current->next;        }        unset($this->buckets[$current->key]);        //调整指针        if($current->pre==null){            $current->next->pre=null;            $this->head=$current->next;        }else if($current->next ==null){            $current->pre->next=null;            $current=$current->pre;            $this->tail=$current;        }else{            $current->pre->next=$current->next;            $current->next->pre=$current->pre;            $current=null;        }        $this->size--;    }    //把对应的节点应到链表头部(最近get或者刚刚put进去的node节点)    public function moveToHead(Node $node){        if($node==$this->head) return ;        //调整前后指针指向        $node->pre->next=$node->next;        $node->next->pre=$node->pre;        $node->next=$this->head;        $this->head->pre=$node;        $this->head=$node;        $node->pre=null;    }}class Node{    public $key;    public $val;    public $next;    public $pre;    public function __construct($val){        $this->val=$val;    }}/** * Your LRUCache object will be instantiated and called as such: * $obj = LRUCache($capacity); * $ret_1 = $obj->get($key); * $obj->put($key, $value);

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[搞代码]

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