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C++實(shí)現(xiàn)支持泛型的LFU詳解

更新時(shí)間：2021年09月28日 08:36:49 作者：黃楊峻

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)LFU的相關(guān)資料，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用Redis具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

首先定義LFU存儲(chǔ)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)ListNode的結(jié)構(gòu), 此結(jié)構(gòu)支持鍵K和值V的模板，為了在有序元素中實(shí)現(xiàn)比較（嚴(yán)格小于），這里需要重載小于號(hào)，如果此數(shù)據(jù)的使用頻次最少，則小于結(jié)果為true，如果頻次相等，輪次早的數(shù)據(jù)最小。

template<typename K, typename V>
struct ListNode {
    K key;
    V value;
    int freq;
    long cur;
    bool operator<(const ListNode &x) const {
        if (freq < x.freq)
            return true;
        else if (freq == x.freq)
            return cur < x.cur;
        else
            return false;
    }
};

然后我們來(lái)實(shí)現(xiàn)lfu類，我們用unordered_map去存key值對(duì)應(yīng)的ListNode，用set<ListNode<K,V>> freq來(lái)充當(dāng)頻次的存儲(chǔ)容器，使用set的好處是自動(dòng)排序，頻次小的數(shù)據(jù)迭代器會(huì)被排到freq的begin()，刪除是只需要erase掉begin所指向的迭代器即可。我們來(lái)具體分析get和put操作

get操作首先去map中查詢此key對(duì)應(yīng)ListNode是否存在，如果此數(shù)據(jù)存在，將其對(duì)應(yīng)的頻次+1（這里用reinsert函數(shù)實(shí)現(xiàn)），如果數(shù)據(jù)不存在，返回-1。
put操作也要去map中查詢此key對(duì)應(yīng)ListNode是否存在，若存在，直接將ListNode的value更新，并且將其對(duì)應(yīng)的頻次+1（同上），否則，在map對(duì)應(yīng)此鍵值的桶中插入ListNode，然后在freq中將其對(duì)應(yīng)的頻次設(shè)為1并插入。

完整代碼如下：

#include <map>
#include <set>
#include <unordered_map>
using namespace std;
template<typename K, typename V>
struct ListNode {
    K key;
    V value;
    int freq;
    long cur;
    bool operator<(const ListNode &x) const {
        if (freq < x.freq)
            return true;
        else if (freq == x.freq)
            return cur < x.cur;
        else
            return false;
    }
};
template<typename K, typename V>
class lfu {
private:
    long cur_rount;
    int capacity;
    unordered_map<int, ListNode<K, V>> m;
    set<ListNode<K, V>> freq;
public:
    lfu(int capacity) {
        capacity = capacity;
        cur_rount = 0;
    }
    V get(K key) {
        auto it = m.find(key);
        if (it == m.end())
            return -1;
        V value = it->second.value;
        reinsert(it->second);
        return value;
    }
    void put(K key, V value) {
        if (capacity == 0) return;
        auto it = m.find(key);
        if (it != m.end()) {
            it->second.value = value;
            reinsert(it->second);
            return;
        }
        if (m.size() == capacity) {
            const ListNode<K, V> &node = *freq.begin();
            m.erase(node.key);
            freq.erase(node);
        }
        ListNode<K, V> node{key, value, 1, ++cur_rount};
        m[node.key] = node;
        freq.insert(node);
    }
    void reinsert(ListNode<K, V> &node) {
        freq.erase(node);
        ++node.freq;
        node.cur = ++cur_rount;
        freq.insert(node);
    }
};

這里寫了一個(gè)簡(jiǎn)單的主函數(shù)去驗(yàn)證，K和V都使用int進(jìn)行實(shí)例化。

在這里插入圖片描述