【算法与数据结构】链表

你的名字 2022-05-16 14:41 329阅读 0赞

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。