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c++完成的罕見緩存算法和LRU

編輯:關於C++

c++完成的罕見緩存算法和LRU。本站提示廣大學習愛好者:(c++完成的罕見緩存算法和LRU)文章只能為提供參考,不一定能成為您想要的結果。以下是c++完成的罕見緩存算法和LRU正文


前言

關於web開發而言,緩存必不可少,也是進步功能最常用的方式。無論是閱讀器緩存(假如是chrome閱讀器,可以經過chrome:://cache檢查),還是服務端的緩存(經過memcached或許redis等外存數據庫)。緩存不只可以減速用戶的訪問,同時也可以降低服務器的負載和壓力。那麼,理解罕見的緩存淘汰算法的戰略和原理就顯得特別重要。

罕見的緩存算法

    LRU (Least recently used) 最近最少運用,假如數據最近被訪問過,那麼未來被訪問的幾率也更高。 LFU (Least frequently used) 最不常常運用,假如一個數據在最近一段時間內運用次數很少,那麼在未來一段時間內被運用的能夠性也很小。 FIFO (Fist in first out) 先進先出, 假如一個數據最先進入緩存中,則應該最早淘汰掉。

LRU緩存

像閱讀器的緩存戰略、memcached的緩存戰略都是運用LRU這個算法,LRU算法會將近期最不會訪問的數據淘汰掉。LRU如此盛行的緣由是完成比擬復雜,而且關於實踐問題也很適用,良好的運轉時功能,命中率較高。上面談談如何完成LRU緩存:

    新數據拔出到鏈表頭部 每當緩存命中(即緩存數據被訪問),則將數據移到鏈表頭部 當鏈表滿的時分,將鏈表尾部的數據丟棄

LRU Cache具有的操作:

    set(key,value):假如key在hashmap中存在,則先重置對應的value值,然後獲取對應的節點cur,將cur節點從鏈表刪除,並挪動到鏈表的頭部;若果key在hashmap不存在,則新建一個節點,並將節點放到鏈表的頭部。當Cache存滿的時分,將鏈表最後一個節點刪除即可。 get(key):假如key在hashmap中存在,則把對應的節點放到鏈表頭部,並前往對應的value值;假如不存在,則前往-1。

LRU的c++完成

LRU完成采用雙向鏈表 + Map 來停止完成。這裡采用雙向鏈表的緣由是:假如采用普通的單鏈表,則刪除節點的時分需求從表頭開端遍歷查找,效率為O(n),采用雙向鏈表可以直接改動節點的前驅的指針指向停止刪除到達O(1)的效率。運用Map來保管節點的key、value值便於能在O(logN)的時間查找元素,對應get操作。

雙鏈表節點的定義:

struct CacheNode {
 int key;  // 鍵
 int value; // 值
 CacheNode *pre, *next; // 節點的前驅、後繼指針
 CacheNode(int k, int v) : key(k), value(v), pre(NULL), next(NULL) {}
};

關於LRUCache這個類而言,結構函數需求指定容量大小

LRUCache(int capacity)
{
 size = capacity;  // 容量
 head = NULL;   // 鏈表頭指針
 tail = NULL;   // 鏈表尾指針
}

雙鏈表的節點刪除操作:

void remove(CacheNode *node)
{
 if (node -> pre != NULL)
 {
 node -> pre -> next = node -> next;
 }
 else
 {
 head = node -> next;
 }
 if (node -> next != NULL)
 {
 node -> next -> pre = node -> pre;
 }
 else
 {
 tail = node -> pre;
 }
}

將節點拔出到頭部的操作:

void setHead(CacheNode *node)
{
 node -> next = head;
 node -> pre = NULL;

 if (head != NULL)
 {
 head -> pre = node;
 }
 head = node;
 if (tail == NULL)
 {
 tail = head;
 }
}

get(key)操作的完成比擬復雜,直接經過判別Map能否含有key值即可,假如查找到key,則前往對應的value,否則前往-1;

int get(int key)
{
 map<int, CacheNode *>::iterator it = mp.find(key);
 if (it != mp.end())
 {
 CacheNode *node = it -> second;
 remove(node);
 setHead(node);
 return node -> value;
 }
 else
 {
 return -1;
 }
}

set(key, value)操作需求分狀況判別。假如以後的key值對應的節點曾經存在,則將這個節點取出來,並且刪除節點所處的原有的地位,並在頭部拔出該節點;假如節點不存在節點中,這個時分需求在鏈表的頭部拔出新節點,拔出新節點能夠招致容量溢出,假如呈現溢出的狀況,則需求刪除鏈表尾部的節點。

void set(int key, int value)
{
 map<int, CacheNode *>::iterator it = mp.find(key);
 if (it != mp.end())
 {
 CacheNode *node = it -> second;
 node -> value = value;
 remove(node);
 setHead(node);
 }
 else
 {
 CacheNode *newNode = new CacheNode(key, value);
 if (mp.size() >= size)
 {
  map<int, CacheNode *>::iterator iter = mp.find(tail -> key);
  remove(tail);
  mp.erase(iter);
 }
 setHead(newNode);
 mp[key] = newNode;
 }
}

總結

好了,至此,LRU算法的完成操作就完成了,希望本文的內容對大家的學習或許任務能帶來一定的協助,假如有疑問大家可以留言交流。

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