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2622. 有时间限制的缓存

English Version

题目描述

编写一个类，它允许获取和设置键-值对，并且每个键都有一个 过期时间 。

该类有三个公共方法：

set(key, value, duration) ：接收参数为整型键 key 、整型值 value 和以毫秒为单位的持续时间 duration 。一旦 duration 到期后，这个键就无法访问。如果相同的未过期键已经存在，该方法将返回 true ，否则返回 false 。如果该键已经存在，则它的值和持续时间都应该被覆盖。

get(key) ：如果存在一个未过期的键，它应该返回这个键相关的值。否则返回 -1 。

count() ：返回未过期键的总数。

 

示例 1：

输入： 
["TimeLimitedCache", "set", "get", "count", "get"]
[[], [1, 42, 100], [1], [], [1]]
[0, 0, 50, 50, 150]
输出： [null, false, 42, 1, -1]
解释：
在 t=0 时，缓存被构造。
在 t=0 时，添加一个键值对 (1: 42) ，过期时间为 100ms 。因为该值不存在，因此返回false。
在 t=50 时，请求 key=1 并返回值 42。
在 t=50 时，调用 count() ，缓存中有一个未过期的键。
在 t=100 时，key=1 到期。
在 t=150 时，调用 get(1) ，返回 -1，因为缓存是空的。

示例 2：

输入：
["TimeLimitedCache", "set", "set", "get", "get", "get", "count"]
[[], [1, 42, 50], [1, 50, 100], [1], [1], [1], []]
[0, 0, 40, 50, 120, 200, 250]
输出： [null, false, true, 50, 50, -1]
解释：
在 t=0 时，缓存被构造。
在 t=0 时，添加一个键值对 (1: 42) ，过期时间为 50ms。因为该值不存在，因此返回false。
当 t=40 时，添加一个键值对 (1: 50) ，过期时间为 100ms。因为一个未过期的键已经存在，返回 true 并覆盖这个键的旧值。
在 t=50 时，调用 get(1) ，返回 50。
在 t=120 时，调用 get(1) ，返回 50。
在 t=140 时，key=1 过期。
在 t=200 时，调用 get(1) ，但缓存为空，因此返回 -1。
在 t=250 时，count() 返回0 ，因为缓存是空的，没有未过期的键。

 

提示：

• 0 <= key <= 109
• 0 <= value <= 109
• 0 <= duration <= 1000
• 方法调用总数不会超过100

解法

方法一：哈希表

我们用哈希表 $cache$ 记录键值对，其中键为整型键 $key$，值为一个数组，数组的第一个元素为整型值 $value$，第二个元素为元素的过期时间 $expire$。

我们实现一个 removeExpire 方法，用于删除过期的键值对。在 set、get 和 count 方法中，我们先调用 removeExpire 方法，然后再进行相应的操作。

时间复杂度为 $O(1)$，空间复杂度为 $O(n)$。其中 $n$ 为哈希表 $cache$ 的大小。

TypeScript

class TimeLimitedCache {
    private cache: Map<number, [value: number, expire: number]> = new Map();

    constructor() {}

    set(key: number, value: number, duration: number): boolean {
        this.removeExpire();
        const ans = this.cache.has(key);
        this.cache.set(key, [value, this.now() + duration]);
        return ans;
    }

    get(key: number): number {
        this.removeExpire();
        return this.cache.get(key)?.[0] ?? -1;
    }

    count(): number {
        this.removeExpire();
        return this.cache.size;
    }

    private now(): number {
        return new Date().getTime();
    }

    private removeExpire(): void {
        const now = this.now();
        for (const [key, [, expire]] of this.cache) {
            if (expire <= now) {
                this.cache.delete(key);
            }
        }
    }
}

/**
 * Your TimeLimitedCache object will be instantiated and called as such:
 * var obj = new TimeLimitedCache()
 * obj.set(1, 42, 1000); // false
 * obj.get(1) // 42
 * obj.count() // 1
 */

...