1.如何分别用链表和数组实现LRU缓冲淘汰策略?
1)什么是缓存?
缓存是一种提高数据读取性能的技术,在硬件设计、软件开发中都有着非广泛的应用,比如常见的CPU缓存、数据库缓存、浏览器缓存等等。
2)为什么使用缓存?即缓存的特点
缓存的大小是有限的,当缓存被用满时,哪些数据应该被清理出去,哪些数据应该被保留?就需要用到缓存淘汰策略。
3)什么是缓存淘汰策略?
指的是当缓存被用满时清理数据的优先顺序。
4)有哪些缓存淘汰策略?
常见的3种包括先进先出策略FIFO(First In,First Out)、最少使用策略LFU(Least Frenquently Used)、最近最少使用策略LRU(Least Recently Used)。
5)链表实现LRU缓存淘汰策略
当访问的数据没有存储在缓存的链表中时,直接将数据插入链表表头,时间复杂度为O(1);当访问的数据存在于存储的链表中时,将该数据对应的节点,插入到链表表头,时间复杂度为O(n)。如果缓存被占满,则从链表尾部的数据开始清理,时间复杂度为O(1)。
6)数组实现LRU缓存淘汰策略
方式一:首位置保存最新访问数据,末尾位置优先清理
当访问的数据未存在于缓存的数组中时,直接将数据插入数组第一个元素位置,此时数组所有元素需要向后移动1个位置,时间复杂度为O(n);当访问的数据存在于缓存的数组中时,查找到数据并将其插入数组的第一个位置,此时亦需移动数组元素,时间复杂度为O(n)。缓存用满时,则清理掉末尾的数据,时间复杂度为O(1)。
方式二:首位置优先清理,末尾位置保存最新访问数据
当访问的数据未存在于缓存的数组中时,直接将数据添加进数组作为当前最有一个元素时间复杂度为O(1);当访问的数据存在于缓存的数组中时,查找到数据并将其插入当前数组最后一个元素的位置,此时亦需移动数组元素,时间复杂度为O(n)。缓存用满时,则清理掉数组首位置的元素,且剩余数组元素需整体前移一位,时间复杂度为O(n)。(优化:清理的时候可以考虑一次性清理一定数量,从而降低清理次数,提高性能。)
2.如何通过单链表实现“判断某个字符串是否为水仙花字符串”?(比如 上海自来水来自海上)
1)前提:字符串以单个字符的形式存储在单链表中。
2)遍历链表,判断字符个数是否为奇数,若为偶数,则不是。
3)将链表中的字符倒序存储一份在另一个链表中。
4)同步遍历2个链表,比较对应的字符是否相等,若相等,则是水仙花字串,否则,不是。
六、设计思想
时空替换思想:“用空间换时间” 与 “用时间换空间”
当内存空间充足的时候,如果我们更加追求代码的执行速度,我们就可以选择空间复杂度相对较高,时间复杂度小相对较低的算法和数据结构,缓存就是空间换时间的例子。如果内存比较紧缺,比如代码跑在手机或者单片机上,这时,就要反过来用时间换空间的思路。
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