#yyds干货盘点# LeetCode程序员面试金典：全 O(1) 的数据结构

1.简述：

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"]

2.代码实现：

class AllOne {
    Node root;
    Map<String, Node> nodes;

    public AllOne() {
        root = new Node();
        root.prev = root;
        root.next = root;  // 初始化链表哨兵，下面判断节点的 next 若为 root，则表示 next 为空（prev 同理）
        nodes = new HashMap<String, Node>();
    }
    
    public void inc(String key) {
        if (nodes.containsKey(key)) {
            Node cur = nodes.get(key);
            Node nxt = cur.next;
            if (nxt == root || nxt.count > cur.count + 1) {
                nodes.put(key, cur.insert(new Node(key, cur.count + 1)));
            } else {
                nxt.keys.add(key);
                nodes.put(key, nxt);
            }
            cur.keys.remove(key);
            if (cur.keys.isEmpty()) {
                cur.remove();
            }
        } else {  // key 不在链表中
            if (root.next == root || root.next.count > 1) {
                nodes.put(key, root.insert(new Node(key, 1)));
            } else {
                root.next.keys.add(key);
                nodes.put(key, root.next);
            }
        }
    }
    
    public void dec(String key) {
        Node cur = nodes.get(key);
        if (cur.count == 1) {  // key 仅出现一次，将其移出 nodes
            nodes.remove(key);
        } else {
            Node pre = cur.prev;
            if (pre == root || pre.count < cur.count - 1) {
                nodes.put(key, cur.prev.insert(new Node(key, cur.count - 1)));
            } else {
                pre.keys.add(key);
                nodes.put(key, pre);
            }
        }
        cur.keys.remove(key);
        if (cur.keys.isEmpty()) {
            cur.remove();
        }
    }
    
    public String getMaxKey() {
        return root.prev != null ? root.prev.keys.iterator().next() : "";
    }
    
    public String getMinKey() {
        return root.next != null ? root.next.keys.iterator().next() : "";
    }
}

class Node {
    Node prev;
    Node next;
    Set<String> keys;
    int count;

    public Node() {
        this("", 0);
    }

    public Node(String key, int count) {
        this.count = count;
        keys = new HashSet<String>();
        keys.add(key);
    }

    public Node insert(Node node) {  // 在 this 后插入 node
        node.prev = this;
        node.next = this.next;
        node.prev.next = node;
        node.next.prev = node;
        return node;
    }

    public void remove() {
        this.prev.next = this.next;
        this.next.prev = this.prev;
    }
}