146. LRU Cache | Algorithm (leetcode, with mind map + all solutions) 300 questions

Zero title: Algorithm (leetcode, with mind map + all solutions) (146) LRU cache of 300 questions

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Two solutions overview (mind map)

All three solutions

1 Scenario 1

1) Code:

 // 方案1 “自己。哈希法”。
// 技巧：遇到 O(1) 的get、put操作，优先考虑 哈希表（JS里的Map数据结构）。
/**
 * @param {number} capacity
 */
var LRUCache = function(capacity) {
    this.capacity = capacity;
    this.curCapacity = 0;
    // 注：越是最近使用的key，就越往 map 的后面放！
    this.map = new Map();
};

/** 
 * @param {number} key
 * @return {number}
 */
LRUCache.prototype.get = function(key) {
    const {map} = this;
    let resVal = -1;
    
    // 边界1：get操作，若 已经有该key，
    // 则 先删该key、接着把该key放到map的最后 —— 表示最近使用过该key！
    if (map.has(key)) {
        resVal = map.get(key);
        map.delete(key);
        map.set(key, resVal);
    }
    
    return resVal;
};

/** 
 * @param {number} key 
 * @param {number} value
 * @return {void}
 */
LRUCache.prototype.put = function(key, value) {
    const {capacity, curCapacity, map} = this;

    // 边界2：put操作，若 已经有该key，
    // 则 先删该key、接着把该key放到map的最后 —— 表示最近使用过该key！
    if (map.has(key)) {
        map.delete(key);
        map.set(key, value);
        return;
    }

    // 边界3：put操作，若 当前已经放不下了（即 curCapacity >= capacity ），
    // 则 删除map的第一个key 且 将新key放到map的最后 —— 表示最近使用过该key！
    if (curCapacity >= capacity) {
        for (const [key, val] of map) {
            map.delete(key);
            break;
        }
        map.set(key, value);
    }
    // 边界4：put操作，若 当前放得下（即 curCapacity < capacity ），
    // 则 直接将新key放到map的最后 —— 表示最近使用过该key 且 this.curCapacity++ 。
    else {
        map.set(key, value);
        this.curCapacity++;
    }
    // 注：以上 5行 ，可以合并成如下 2行 （但为了可读性，可分拆为 if、else 2分支）：
    // }
    // map.set(key, value);
};

2 Option 2

1) Code:

 // 方案2 “自己。哈希表 + 双向链表”。
// 参考：
// 1）https://leetcode.cn/problems/lru-cache/solution/146-lru-huan-cun-ji-zhi-by-chen-wei-f-tl1n/

// 思路：
// 1）重点实现 ListNode 和 LRUCache 2个类。
// 2）get、put操作：
// 根据当前情况进行 curCapacity、map、各种节点 的信息变更即可，详见代码的实现。

//双向链表的单个节点
class ListNode {
    constructor(key, value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
        //指向后一个节点
        this.next = null;
        //指向前一个节点
        this.prev = null;
    }
}

class LRUCache {
    constructor(capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.curCapacity = 0;

        this.map = new Map();

        this.dummyHead = new ListNode();
        this.dummyTail = new ListNode();
        this.dummyHead.next = this.dummyTail;
        this.dummyTail.prev = this.dummyHead;
    }

    get(key) {
        const {map = new Map()} = this,
            node = map.get(key);
        
        // 没找到
        if (!node) {
            return - 1;
        }
        // 找到，将该节点挪到头部，并返回相应的值
        this.moveToHead(node);
        return node.value;
    }

    put(key, value) {
        const {map = new Map()} = this,
            node = map.get(key);
        
        if (!node) {
            // 不存在该节点，则进行节点的创建。
            const newNode = new ListNode(key, value);
            map.set(key, newNode);
            // 加入头结点（addToHead），而不是挪（moveToHead）
            this.addToHead(newNode);
            this.curCapacity++;
            // 边界：超容量了，得删除
            if (this.curCapacity > this.capacity) {
                this.removeLRUItem();
            }
        }
        else {
            // 存在该节点，更新其值 并 将该节点挪到头部
            node.value = value;
            this.moveToHead(node);
        }
    }

    moveToHead(node) {
        //从链表中删除该节点 并 将该节点添加至头结点
        this.removeFromList(node);
        this.addToHead(node);
    }

    // 节点的删除（本质：指针指向的变更）
    removeFromList(node) {
        let nodePre = node.prev,
            nodeNext = node.next;
        
        nodePre.next = nodeNext;
        nodeNext.prev = nodePre;
    }

    // 节点加入链表头部 的指针操作
    addToHead(node) {
        const {dummyHead = null} = this,
            dummyHeadNext = dummyHead.next;

        node.prev = dummyHead;
        node.next = dummyHeadNext;
        dummyHeadNext.prev = node;
        dummyHead.next = node;
        // 注：上面4行代码等价于下面1行（JS的语法糖）
        // [node.prev, node.next, dummyHeadNext.prev, dummyHead.next] = [dummyHead, dummyHeadNext, node, node];
    }

    removeLRUItem() {
        const {dummyTail = null, map = new Map()} = this,
            tailNode = dummyTail.prev;
        
        // 删除尾结点 并更新容量（即 curCapacity ）信息
        this.removeFromList(tailNode);
        map.delete(tailNode.key);
        this.curCapacity--;
    }
}

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