算法 lru c++ 实现

2020-03-11

LRU(Least recently used,最近最少使用),数据插入队列中,经常访问的数据单元靠近列表头部,不经常访问的靠近列表尾部。列表数据就像按照时间排序一样。常用来淘汰一些长时间不使用的数据。


1. 算法流程

lru 算法用一个列表也可以实现。只是列表数据需要更新操作,那得先查找数据,列表的查找时间复杂度是 O(n),这是个低效的操作,所以用时间复杂度为 O(1) 的哈希表 std::unordered_map 辅助实现查找。

lru 算法流程


2. 算法实现

简单实现 LRU 算法的添加,更新和删除最旧数据功能。定时测试相关接口操作。(测试源码放在 github)

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#ifndef _LRU_H_
#define _LRU_H_

#include <iostream>
#include <list>
#include <unordered_map>

class data {
   public:
    data() {}
    data(const data& d) : m_key(d.m_key), m_value(d.m_value) {}
    data(const std::string& key, const std::string& value)
        : m_key(key), m_value(value) {}

   public:
    std::string get_key() const { return m_key; }
    void set_key(const std::string& key) { m_key = key; }
    std::string get_value() const { return m_value; }
    void set_value(const std::string& value) { m_value = value; }

   private:
    std::string m_key;
    std::string m_value;
};

class lru {
   public:
    lru() {}
    virtual ~lru();
    bool insert(const std::string& key, const std::string& value);
    bool update(const std::string& key, const std::string& value);
    const data* get_random();
    bool pop();
    bool check();

   private:
    std::list<data*> m_list;
    std::unordered_map<std::string, std::list<data*>::iterator> m_map;
};

#endif  //_LRU_H_
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...

int main() {
    lru o;
    int i = 0;
    srand((unsigned)time(NULL));

    while (i++ <= 50) {
        if (i % 3 == 1) {
            o.insert(std::to_string(i), cur_time());
        } else if (i % 8 == 0) {
            o.pop();
        } else {
            const data* d = o.get_random();
            if (d) {
                o.update(d->get_key(), cur_time());
            }
        }

        o.check();
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

3. redis 近似 lru 算法

redis 数据库 maxmemory 数据淘汰策略,通过采样实现了近似 LRU 的算法,有兴趣的朋友可以参考我的帖子 [redis 源码走读] maxmemory 数据淘汰策略