运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个  LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。

获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

进阶:

你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

示例:

LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );
cache.put(1, 1);
cache.put(2, 2);
cache.get(1);       // 返回  1
cache.put(3, 3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
cache.put(4, 4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
cache.get(3);       // 返回  3
cache.get(4);       // 返回  4

思路：题目要求实现O(1)时间复杂度的获取数据和写入数据。哈希表可以实现O(1)复杂度的获取数据，但是没有办法写入数据，因为没有办法判断大小，就不知道这个数据应该写到哪里。双向链表可以以O(1)时间复杂度，很方便地实现数据的插入和删除，但是没有办法直接定位。所以我们采用哈希表和双向链表相结合的方法。

1、通过哈希表来定位到双向链表节点的入口：哈希表的（key，val）分别取（key，ListNode*），这个key就是题目中的key；通过双向链表来实现数据的插入和删除，双线链表存的值为int key, int value，就是题目中的（key，val）。

2、获取数据的时候：

如果密钥存在于缓存中，那么返回缓存的value值，同时在列表中将该节点删除并且插入到链表的最前端；

如果密钥不存在于缓存中，返回-1。

3、写入数据的时候：

如果密钥存在，在链表中将该结点删除并插入到最前端；
如果密钥不存在，如果缓存容量达到上限删除链表的最后一个元素，然后将该节点插入到链表的最前端；哈希表中插入该元素。

class LRUCache {
    private:
        struct DListNode {
            int key;
            int value;
            DListNode *next, *pre;
            DListNode(int x, int y) : key(x), value(y), next(nullptr), pre(nullptr) {}
        };
        int nums = 0;
        int capacity = 0;
        unordered_map<int, DListNode*>m;
        DListNode *head = nullptr, *rear = nullptr;
    
    public:
        LRUCache(int capacity) {//构造函数
                this->capacity=capacity;
                head = new DListNode(0, 0);
                rear = new DListNode(0, 0);
                head->next = rear;
                rear->pre = head;
            }
    
        int get(int key) {
            if (m.count(key)){
                DListNode *p = m[key];
                //删除该节点
                p->pre->next = p->next;
                p->next->pre = p->pre;
                //将该节点插入到链表最前端
                DListNode *q = head->next;
                head->next = p;
                p->pre = head;
                p->next = q;
                q->pre = p;
                return p->value;
            }
            return -1;
        }
    
        void put(int key, int value1) {
            if (m.count(key)){
                DListNode *p = m[key];
                //删除该节点
                p->value=value1;//对于同一个key，会出现不同value的情况
                p->pre->next = p->next;
                p->next->pre = p->pre;
                //将该节点插入到链表最前端
                DListNode *q = head->next;
                head->next = p;
                p->pre = head;
                p->next = q;
                q->pre=p;
            }
            else{
                if (nums == capacity){
                    //删除链表的最后一个节点
                    DListNode *node = rear->pre;
                    node->pre->next = rear;
                    rear->pre = node->pre;
                    m.erase(node->key);
                    --nums;
                    delete(node);
                }
                //将其插入到链表的最前端
                DListNode *p = new DListNode(key, value1);
                DListNode *q = head->next;
                head->next = p;
                p->pre = head;
                p->next = q;
                q->pre = p;
                m[key] = p;
                ++nums;
            }
        }
};