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[kwonyg]

leetcode - 460 lfu cache(#76 )

• 코드 참고: https://leetcode.com/problems/lfu-cache/discuss/446443/JavaScript-Solution

LFU cache

운영체제 기준, 어떤 블록이 메모리에서 참조된 횟수를 관리한다. 캐시가 초과하면 가장 참조 빈도가 낮은 항목을 삭제한 후 새로운 항목을 집어넣는다. 참조 횟수가 똑같은 경우 가장 오래된 항목을 삭제한다.

시간복잡도 O(1)에 항목을 삭제하기 위해 이중 연결리스트 사용.
코드 참고: https://leetcode.com/problems/lfu-cache/discuss/446443/JavaScript-Solution

LRUCache

nodes: O(1) 시간에 노드에 접근 할 수 있도록 노드들을 저장하는 객체
freqs: 이중 연결 리스트 인스턴스를 저장하는 공간, 키: 접근 빈도 횟수, 값: 키만큼의 접근 빈도 횟수가진 노드들이 모인 이중 연결 리스트

const LFUCache = function (capacity) {
  this.capacity = capacity
  this.currentSize = 0
  this.leastFreq = 0
  this.nodes = {} // 순서에 상관없이 노드들이 저장되는 공간
  this.freqs = {} // 참조횟수를 키값으로 가지는 이중 연결 리스트 저장 공간
}

Node

freq: 얼마나 자주 접근했는지 판단

class Node {
  constructor(key, value) {
    this.key = key
    this.val = value
    this.next = this.prev = null
    this.freq = 1
  }
}

DoublyLinkedList

삽입과 제거를 위해 사용된다. 삭제는 테일에서만 일어나고, 삽입은 헤드에서만 일어난다. 이유는 참조빈도가 같을 경우 생성된 지 가장 오래된 노드를 제거해야하는데, 새로 삽입하는 노드들을 헤드에만 삽입하게 되면 저절로 가장 오래된 노드는 테일쪽에 있기 때문이다.

class DoublyLinkedList {
  constructor() {
    this.head = new Node(null, null)
    this.tail = new Node(null, null)
    this.head.next = this.tail
    this.tail.prev = this.head
  }
....
}

put

1. 신규 항목 삽입과 예전 항목의 교체 두 가지 경우가 있다.

• 신규 항목 삽입
  • 캐시가 꽉 차지 않았다면 freq의 이중 연결 리스트에 삽인 된다.
  • 캐시가 꽉 찬 경우 빈도 이중 연결 리스트의 테일 항목이 삭제된 다음 신규 항목이 삽입된다.
• 이미 존재하는 항목을 교체
  • 해당 노드의 참조빈도를 +1 한다음, 해당 참조 빈도횟수의 빈도 이중 연결 리스트 헤드로 이동시킨다.

2. 위 과정을 거친 뒤 다음에 어떤 항목을 제거 할 지 결정한다.(leastFreq 로 결정)

get

1. 접근 카운터를 증가시킨다.
2. 해당 항목이 캐시에 존재 하는 경우 -1 반환
3. 해당 항목이 캐시에 존재하는 경우 항목의 빈도 +1 한 다음, 해당 함목을 빈도 이중 리스트의 헤드로 이동시킨다.
4. 위 과정을 거친 뒤 다음에 어떤 항목을 제거 할 지 결정한다.(leastFreq 로 결정)

동작 예시

const cache = new LFUCache(5 /* capacity */)

console.log(cache.put(1, 1)) // freqs 상태: {1: 1}
console.log(cache.put(2, 2)) // freqs 상태: {1: 2 <-> 1}
console.log(cache.put(3, 3)) // freqs 상태: {1: 3 <-> 2 <-> 1}
console.log(cache.put(4, 4)) // freqs 상태: {1: 4 <-> 3 <-> 2 <-> 1}
console.log(cache.put(5, 5)) // freqs 상태: {1:  5 <-> 4 <-> 3 <-> 2 <-> 1}
console.log(cache.get(1)) // 1 반환  freqs 상태: {1:  5 <-> 4 <-> 3 <-> 2,  2: 1}
console.log(cache.get(1)) // 1 반환  freqs 상태: {1:  5 <-> 4 <-> 3 <-> 2,  3: 1}
console.log(cache.get(1)) // 1 반환  freqs 상태: {1:  5 <-> 4 <-> 3 <-> 2,  4: 1}
console.log(cache.put(6, 6)) // freqs 상태: {1:  6 <-> 5 <-> 4 <-> 3,   4: 1}
console.log(cache.get(6)) // 1 반환  freqs 상태: {1:  5 <-> 4 <-> 3 <-> 2,  4: 1  2:6}