O cache LRU em Python3.3 tem inserção, exclusão e pesquisa O(1).
O design usa uma lista circular de entradas duplamente vinculadas (organizadas da mais antiga para a mais recente) e uma tabela de hash para localizar links individuais. Os acessos de cache usam a tabela de hash para encontrar o link relevante e movê-lo para o início da lista. O cache exclui o link mais antigo e cria um novo link no início da lista vinculada.
Aqui está uma versão simplificada (mas rápida) em 33 linhas de Python muito básico (usando apenas operações simples de dicionário e lista). Ele roda em Python2.0 e posterior (ou PyPy ou Jython ou Python3.x):
class LRU_Cache:
def __init__(self, original_function, maxsize=1024):
# Link structure: [PREV, NEXT, KEY, VALUE]
self.root = [None, None, None, None]
self.root[0] = self.root[1] = self.root
self.original_function = original_function
self.maxsize = maxsize
self.mapping = {}
def __call__(self, *key):
mapping = self.mapping
root = self.root
link = mapping.get(key)
if link is not None:
link_prev, link_next, link_key, value = link
link_prev[1] = link_next
link_next[0] = link_prev
last = root[0]
last[1] = root[0] = link
link[0] = last
link[1] = root
return value
value = self.original_function(*key)
if len(mapping) >= self.maxsize:
oldest = root[1]
next_oldest = oldest[1]
root[1] = next_oldest
next_oldest[0] = root
del mapping[oldest[2]]
last = root[0]
last[1] = root[0] = mapping[key] = [last, root, key, value]
return value
if __name__ == '__main__':
p = LRU_Cache(ord, maxsize=3)
for c in 'abcdecaeaa':
print(c, p(c))
A partir do Python 3.1, OrderedDict torna ainda mais simples implementar um cache LRU:
from collections import OrderedDict
class LRU_Cache:
def __init__(self, original_function, maxsize=1024):
self.original_function = original_function
self.maxsize = maxsize
self.mapping = OrderedDict()
def __call__(self, *key):
mapping = self.mapping
try:
value = mapping[key]
mapping.move_to_end(key)
except KeyError:
value = self.original_function(*key)
if len(mapping) >= self.maxsize:
mapping.popitem(False)
mapping[key] = value
return value
