LFU算法实现
LFU (Least Frequently Used) 是一种用于缓存管理的算法。它通过跟踪每个缓存项被访问的频率来决定哪些项应该被移除。LFU算法倾向于保留那些利用频率较高的项，而移除那些利用频率较低的项。以下是LFU算法的具体先容：工作原理
[*]计数器：每个缓存项都有一个计数器，用于记载该项被访问的次数。
[*]增加计数：每次缓存项被访问时，其计数器加一。
[*]移除策略：当缓存满时，移除计数器值最小的项。如果有多个项的计数器值类似，则根据预定规则（如最早被访问的项）移除其中一个。
实现
LFU算法的实现可以利用多种数据布局，如哈希表、双向链表和优先队列。以下是一种常见的实现方法：
利用哈希表和优先队列：
[*]哈希表 (cache)：用于存储缓存项及其计数器。
[*]优先队列 (min-heap)：用于快速找到计数器值最小的项。
具体步骤如下：
[*]插入/更新缓存项：
[*]如果缓存项已存在，更新其计数器并调整优先队列中的位置。
[*]如果缓存项不存在，检查缓存是否已满。如果已满，移除优先队列中计数器值最小的项，然后插入新项。
[*]访问缓存项：
[*]如果缓存项存在，更新其计数器并调整优先队列中的位置。
[*]如果缓存项不存在，返回未命中。
应用场景
LFU算法实用于以下场景：
[*]数据访问具有显着的热点数据，且热点数据相对稳固。
[*]需要高效管理缓存资源，减少缓存未命中率。
Go实现
package lfu
import (
"container/list"
"sync"
)
type entry struct {
key any
value any
freqint
}
type LFUCache struct {
mtx sync.Mutex // protects the cache
capacityint
size int
minFreq int
cache map*list.Element
frequency map*list.List
}
// NewLFUCache creates a new LFU cache
func NewLFUCache(capacity int) *LFUCache {
return &LFUCache{
capacity:capacity,
cache: make(map*list.Element),
frequency: make(map*list.List),
}
}
// Get retrieves a value from the cache
func (c *LFUCache) Get(key any) any {
c.mtx.Lock()
defer c.mtx.Unlock()
if elem, found := c.cache; found {
c.incrementFrequency(elem)
return elem.Value.(*entry).value
}
return nil
}
// Put inserts or updates a value in the cache
func (c *LFUCache) Put(key, value any) {
c.mtx.Lock()
defer c.mtx.Unlock()
if c.capacity == 0 {
return
}
if elem, found := c.cache; found {
elem.Value.(*entry).value = value
c.incrementFrequency(elem)
} else {
if c.size == c.capacity {
c.evict()
}
newEntry := &entry{key, value, 1}
if c.frequency == nil {
c.frequency = list.New()
}
elem := c.frequency.PushFront(newEntry)
c.cache = elem
c.minFreq = 1
c.size++
}
}
// incrementFrequency increases the frequency of a cache entry
func (c *LFUCache) incrementFrequency(elem *list.Element) {
e := elem.Value.(*entry)
oldFreq := e.freq
e.freq++
c.frequency.Remove(elem)
if c.frequency.Len() == 0 {
delete(c.frequency, oldFreq)
if c.minFreq == oldFreq {
c.minFreq++
}
}
if c.frequency == nil {
c.frequency = list.New()
}
newElem := c.frequency.PushFront(e)
c.cache = newElem
}
// evict removes the least frequently used cache entry
func (c *LFUCache) evict() {
list := c.frequency
elem := list.Back()
if elem != nil {
list.Remove(elem)
delete(c.cache, elem.Value.(*entry).key)
c.size--
}
}https://img2023.cnblogs.com/blog/1007709/202308/1007709-20230810162948167-1526955652.jpg声明：本作品采用署名-非商业性利用-类似方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0)进行答应，利用时请注明出处。
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