class LFUNode(Node):

? ? def __init__(self, key, value):
? ? ? ? """
? ? ? ? LFU節(jié)點 增加頻率屬性
? ? ? ? :param key:
? ? ? ? :param value:
? ? ? ? """
? ? ? ? self.freq = 0
? ? ? ? super(LFUNode, self).__init__(key, value)

二、LFU實現

LFU的實現除了get和put之外還有一個私有的__update_freq更新節(jié)點頻率方法，讀寫某節(jié)點時都需要對該節(jié)點的頻率屬性進行更新。除了map之外新增加一個freq_map來存儲每個頻率下的雙向鏈表，當達到最大容量時移除最小頻率下的頭部的節(jié)點。

class LFUCache(object):

? ? def __init__(self, capacity=0xffffffff):
? ? ? ? """
? ? ? ? LFU緩存置換算法 最不經常使用
? ? ? ? :param capacity:
? ? ? ? """
? ? ? ? self.capacity = capacity
? ? ? ? self.size = 0
? ? ? ? self.map = {}
? ? ? ? self.freq_map = {}

? ? def __update_freq(self, node):
? ? ? ? """
? ? ? ? 更新節(jié)點頻率
? ? ? ? :param node:
? ? ? ? :return:
? ? ? ? """
? ? ? ? freq = node.freq

? ? ? ? # 當前節(jié)點所在頻率存在 在當前頻率鏈表中移除當前節(jié)點
? ? ? ? if freq in self.freq_map:
? ? ? ? ? ? node = self.freq_map[freq].remove(node)
? ? ? ? ? ? # 當前頻率鏈表為空時刪除該頻率鏈表
? ? ? ? ? ? if self.freq_map[freq].size == 0:
? ? ? ? ? ? ? ? del self.freq_map[freq]

? ? ? ? # 將節(jié)點按照新頻率寫入頻率鏈表
? ? ? ? freq += 1
? ? ? ? node.freq = freq
? ? ? ? if freq not in self.freq_map:
? ? ? ? ? ? self.freq_map[freq] = DoubleLinkedList()
? ? ? ? self.freq_map[freq].append(node)

? ? ? ? return node

? ? def get(self, key):
? ? ? ? """
? ? ? ? 獲取元素
? ? ? ? :return:
? ? ? ? """
? ? ? ? # 節(jié)點不存在
? ? ? ? if key not in self.map:
? ? ? ? ? ? return None

? ? ? ? # 節(jié)點存在 更新使用頻率
? ? ? ? old_node = self.map.get(key)
? ? ? ? new_node = self.__update_freq(old_node)
? ? ? ? self.map[key] = new_node

? ? ? ? return new_node.value

? ? def put(self, key, value):
? ? ? ? """
? ? ? ? 設置元素
? ? ? ? :param key:
? ? ? ? :param value:
? ? ? ? :return:
? ? ? ? """
? ? ? ? # 節(jié)點已存在 更新頻率
? ? ? ? if key in self.map:
? ? ? ? ? ? old_node = self.map.get(key)
? ? ? ? ? ? old_node.value = value
? ? ? ? ? ? new_node = self.__update_freq(old_node)
? ? ? ? ? ? self.map[key] = new_node
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? # 節(jié)點容量達到上限 移除最小頻率鏈表頭部的節(jié)點
? ? ? ? ? ? if self.size >= self.capacity:
? ? ? ? ? ? ? ? min_freq = min(self.freq_map)
? ? ? ? ? ? ? ? node = self.freq_map[min_freq].pop()
? ? ? ? ? ? ? ? del self.map[node.key]
? ? ? ? ? ? ? ? self.size -= 1

? ? ? ? ? ? # 構建新的節(jié)點 更新頻率
? ? ? ? ? ? new_node = LFUNode(key, value)
? ? ? ? ? ? new_node = self.__update_freq(new_node)
? ? ? ? ? ? self.map[key] = new_node
? ? ? ? ? ? self.size += 1

? ? ? ? return new_node

? ? def print(self):
? ? ? ? """
? ? ? ? 打印當前鏈表
? ? ? ? :return:
? ? ? ? """
? ? ? ? for freq, link in self.freq_map.items():
? ? ? ? ? ? print("frequencies： %d" % freq)
? ? ? ? ? ? link.print()

三、測試邏輯

if __name__ == '__main__':
? ? lfu_cache = LFUCache(4)
? ? lfu_cache.put(1, 1)
? ? lfu_cache.print()
? ? lfu_cache.put(2, 2)
? ? lfu_cache.print()
? ? print(lfu_cache.get(1))
? ? lfu_cache.print()
? ? lfu_cache.put(3, 3)
? ? lfu_cache.print()
? ? lfu_cache.put(4, 4)
? ? lfu_cache.print()
? ? lfu_cache.put(5, 5)
? ? lfu_cache.print()
? ? print(lfu_cache.get(2))
? ? lfu_cache.put(4, 400)
? ? lfu_cache.print()

測試結果: