C++算法：全 O(1) 的数据结构

题目

请你设计一个用于存储字符串计数的数据结构，并能够返回计数最小和最大的字符串。
实现 AllOne 类：
AllOne() 初始化数据结构的对象。
inc(String key) 字符串 key 的计数增加 1 。如果数据结构中尚不存在 key ，那么插入计数为 1 的 key 。
dec(String key) 字符串 key 的计数减少 1 。如果 key 的计数在减少后为 0 ，那么需要将这个 key 从数据结构中删除。测试用例保证：在减少计数前，key 存在于数据结构中。
getMaxKey() 返回任意一个计数最大的字符串。如果没有元素存在，返回一个空字符串 “” 。
getMinKey() 返回任意一个计数最小的字符串。如果没有元素存在，返回一个空字符串 “” 。
注意：每个函数都应当满足 O(1) 平均时间复杂度。
示例：
输入
[“AllOne”, “inc”, “inc”, “getMaxKey”, “getMinKey”, “inc”, “getMaxKey”, “getMinKey”]
[[], [“hello”], [“hello”], [], [], [“leet”], [], []]
输出
[null, null, null, “hello”, “hello”, null, “hello”, “leet”]

解释
AllOne allOne = new AllOne();
allOne.inc(“hello”);
allOne.inc(“hello”);
allOne.getMaxKey(); // 返回 “hello”
allOne.getMinKey(); // 返回 “hello”
allOne.inc(“leet”);
allOne.getMaxKey(); // 返回 “hello”
allOne.getMinKey(); // 返回 “leet”
参数范围：
1 <= key.length <= 10
key 由小写英文字母组成
测试用例保证：在每次调用 dec 时，数据结构中总存在 key
最多调用 inc、dec、getMaxKey 和 getMinKey 方法 5 * 104 次

2023年5月版

class AllOne {
public:
AllOne() {
}
void inc(string key) {
int iPreNum = m_mStrNums[key];
m_mStrNums[key]++;
if (iPreNum > 0)
{
auto it = m_mNumStrs[iPreNum].find(key);
m_mNumStrs[iPreNum].erase(it);
if (m_mNumStrs[iPreNum].empty())
{
m_mNumStrs.erase(iPreNum);
}
}
m_mNumStrs[iPreNum + 1].emplace(key);
}
void dec(string key) {
int iPreNum = m_mStrNums[key];
m_mStrNums[key]–;
auto it = m_mNumStrs[iPreNum].find(key);
m_mNumStrs[iPreNum].erase(it);
if (m_mNumStrs[iPreNum].empty())
{
m_mNumStrs.erase(iPreNum);
}
if (iPreNum > 1)
{
m_mNumStrs[iPreNum - 1].emplace(key);
}
}
string getMaxKey() {
if (m_mNumStrs.empty())
{
return “”;
}
return *m_mNumStrs.rbegin()->second.begin();
}
string getMinKey() {
if (m_mNumStrs.empty())
{
return “”;
}
return *m_mNumStrs.begin()->second.begin();
}
std::unordered_map<string, int> m_mStrNums;
std::map<int ,std::unordered_multiset> m_mNumStrs;
};

2023年8月版

class AllOne {
public:
AllOne() {
}
void inc(string key) {
if (m_mStrNum.count(key))
{
auto it = m_mStrNum[key];
const int iNewNum = it->first + 1;
auto ij = it;
++ij;
it->second.erase(key);
if (0 == it->second.size())
{
m_list.erase(it);
}
bool bNeedAdd = true;
if (m_list.end() != ij )
{
bNeedAdd = iNewNum != ij->first;
}
if (bNeedAdd)
{
ij = m_list.emplace(ij, iNewNum, std::set{key});
}
else
{
ij->second.emplace(key);
}
m_mStrNum[key] = ij;
}
else
{
bool bNeedAdd = true;
auto it = m_list.begin();
if (it != m_list.end())
{
bNeedAdd = 1 != it->first;
}
if (bNeedAdd)
{
it = m_list.emplace(m_list.begin(), 1, std::set{key});
}
else
{
it->second.emplace(key);
}
m_mStrNum[key] = m_list.begin();
}
}
void dec(string key) {
auto it = m_mStrNum[key];
const int iNewNum = it->first - 1;
if (m_list.begin() != it)
{
auto ij = it;
–ij;
if (ij->first == iNewNum)
{
it->second.erase(key);
if (0 == it->second.size())
{
m_list.erase(it);
}
ij->second.emplace(key);
if (0 == iNewNum)
{
m_mStrNum.erase(key);
}
else
{
m_mStrNum[key] = ij;
}
return;
}
}
if (0 == iNewNum)
{
m_mStrNum.erase(key);
}
else
{
it = m_list.emplace(it, iNewNum, set{key});
m_mStrNum[key] = it;
++it;
}
it->second.erase(key);
if (0 == it->second.size())
{
it = m_list.erase(it);
}
}
string getMaxKey() {
if (m_list.rbegin() == m_list.rend())
{
return “”;
}
return *m_list.rbegin()->second.begin();
}
string getMinKey() {
if (m_list.begin() == m_list.end())
{
return “”;
}
return *m_list.begin()->second.begin();
}
typedef std::list < std::pair<int, std::set>> LIST;
std::unordered_map<string, LIST::iterator> m_mStrNum;
LIST m_list;
};

扩展阅读

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