虎牙面试算法题:使用map为容器实现LRU算法

前言:

因为自己查阅文章时经常遇到,这些问题:因为环境不同而导致结果不一致、因为文章跳跃度太大而导致无法理解、因为文章代码运行结果不同而苦恼。

所以为了看我文章的人不会遭遇同样的问题,

以后我的文章将遵循以下原则:

1.会在文章开头标明相关配置与环境

2.尽可能循序渐进(还是看不懂可能是我没有这样的天赋),标出阅读的前提知识

3.列出的代码自己先跑一遍

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语言:c++

前提知识:

1.map

2.queue

集成开发环境:Visual Studio 2017

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最近在虎牙一面时,被面试官问到的一道算法题——使用map为容器实现LRU算法。

LRU,Least Recently Used,最近最少使用页面换出算法,常用于页面置换算法,是为虚拟页式存储管理服务的。

当时第一想法是加上个序号,然后遍历map将序号小的换出,所以就想着将序号作为键,但是当时就被指出这样就抹杀了map的优势无法快速找到所需页面。

然后又想着另开一个队列存储相应的键,容量超出时先进的键当然先出,但是这样又有一个问题,还是当页面重复使用时它必须重新回到队尾,而无法快速找到重复页面键的这一想法被否决了。

当时还是太年轻了,过于紧张脑子一片空白,想了个低效的方法,再开一个map,使用页面的键来存页面最近使用的时间顺序,这样能快速更新序号,但是换出页面时还是得遍历这个存储序号的map太过于低效。

现在仔细想想,还是非常简单的问题,虽说可能不是最好的解决方法,但比起上面的方法还是比较有效率的。

思路:

使用结构体将页面数据包起来的同时加上使用计数,map存储这个结构体,另开一个队列,当页面被使用则将键值入队,当map满了后则不断出队,每次出队就对键值相应的Mydata使用计数-1,当使用计数归0时从map中删除,直至map有空余的容量。

下面为伪代码:

struct Mydata

{

    size_t num;//使用计数

    int data;//存储数据

Mydata(size_t _num) :num(_num), data(1) {}

};

int main()

{

using omap = std::unordered_map<int, Mydata>;

omap _map;

omap::iterator it;

std::queue<int> que;

while(...)

{

/*

获取页面

计算使用页面键值为x

*/

if(it=_map.find(x)!=_map.end())//页面是否在map中

//++it->second.num;//是则使用次数+1

else _map.insert(std::make_pair<int,Mydata>(x,Mydata(1)));否则页面插入map中

//que.push(x);键值插入queue中

while(_map.size()>=页面容量)//直到map空出空间

{

it = _map.find(que.front());

if (!--it->second.num)_map.erase(it);//使用次数归0则删除

que.pop();

}

}

return 0;

}

总结:

当初想利用shared_ptr的自定义deleter和引用计数来实现上述算法,但是发现只有复制share_ptr复制时引用计数才会自增,就算存储的指针数值一样引用计数也不会自增,所以最后自己使用了一个结构体来进行使用计数,实现最近未使用的页面换出。

如果还有什么更高效的算法,请在评论中告诉我,感谢阅读

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