【懒删除堆优先队列】1172. 餐盘栈

news2024/10/6 17:24:46

本文涉及知识点

懒删除堆优先队列

LeetCode1172. 餐盘栈

我们把无限数量 ∞ 的栈排成一行，按从左到右的次序从 0 开始编号。每个栈的的最大容量 capacity 都相同。
实现一个叫「餐盘」的类 DinnerPlates：
DinnerPlates(int capacity) - 给出栈的最大容量 capacity。
void push(int val) - 将给出的正整数 val 推入从左往右第一个没有满的栈。
int pop() - 返回从右往左第一个非空栈顶部的值，并将其从栈中删除；如果所有的栈都是空的，请返回 -1。
int popAtStack(int index) - 返回编号 index 的栈顶部的值，并将其从栈中删除；如果编号 index 的栈是空的，请返回 -1。

示例：

输入：
[“DinnerPlates”,“push”,“push”,“push”,“push”,“push”,“popAtStack”,“push”,“push”,“popAtStack”,“popAtStack”,“pop”,“pop”,“pop”,“pop”,“pop”]
[[2],[1],[2],[3],[4],[5],[0],[20],[21],[0],[2],[],[],[],[],[]]
输出：
[null,null,null,null,null,null,2,null,null,20,21,5,4,3,1,-1]

解释：
DinnerPlates D = DinnerPlates(2); // 初始化，栈最大容量 capacity = 2
D.push(1);
D.push(2);
D.push(3);
D.push(4);
D.push(5); // 栈的现状为： 2 4
1 3 5
﹈﹈﹈
D.popAtStack(0); // 返回 2。栈的现状为： 4
1 3 5
﹈﹈﹈
D.push(20); // 栈的现状为： 20 4
1 3 5
﹈﹈﹈
D.push(21); // 栈的现状为： 20 4 21
1 3 5
﹈﹈﹈
D.popAtStack(0); // 返回 20。栈的现状为： 4 21
1 3 5
﹈﹈﹈
D.popAtStack(2); // 返回 21。栈的现状为： 4
1 3 5
﹈﹈﹈
D.pop() // 返回 5。栈的现状为： 4
1 3
﹈﹈
D.pop() // 返回 4。栈的现状为： 1 3
﹈﹈
D.pop() // 返回 3。栈的现状为： 1
﹈
D.pop() // 返回 1。现在没有栈。
D.pop() // 返回 -1。仍然没有栈。

提示：

1 <= capacity <= 20000
1 <= val <= 20000
0 <= index <= 100000
最多会对 push，pop，和 popAtStack 进行 200000 次调用。

优先队列

有以下三类栈可以push:
一，从没操作过的栈。m_opeCnt 记录push过的栈数量。m_opeCnt就会第一个没push过的栈。
二，push过，但没满的栈。
三，pop过的栈。
第二类和第三类栈用小根堆m_heapCanPush记录。
以下栈可以pop:
push过的栈，用大根堆m_headCanPush记录。
由于只能删除栈顶元素，所有要删除的元素，在出栈的时候删除。

代码

class DinnerPlates{
public:
	DinnerPlates(int capacity) :m_iCapacity(capacity) {

	}

	void push(int val) {
		while (m_heapCanPush.size() && (m_stas[m_heapCanPush.top()].size()== m_iCapacity)) {
			m_heapCanPush.pop();
		}
		int index = m_opeCnt;
		if (m_heapCanPush.size() && (m_heapCanPush.top() < index )) {
			index = m_heapCanPush.top();
		}
		else {
			m_opeCnt++;
		}
		m_stas[index].push(val);
		Fresh(index);
	}

	int pop() {
		while (m_heapCanPop.size() && (m_stas[m_heapCanPop.top()].empty())) {
			m_heapCanPop.pop();
		}
		if (m_heapCanPop.empty()) {	return -1;	}
		return Pop(m_heapCanPop.top());
	}

	int popAtStack(int index) {
		if (m_stas[index].empty()) { return -1; };
		return Pop(index);
		
	}
protected:
	int Pop(int index) {
		int ret = m_stas[index].top();
		m_stas[index].pop();
		Fresh(index);
		return ret;
	}
	void Fresh(int index) {
		if (m_stas[index].size() != m_iCapacity) {
			m_heapCanPush.emplace(index);
		}
		if (!m_stas[index].empty()) {
			m_heapCanPop.emplace(index);
		}
	}
	const int m_iCapacity;
	priority_queue<int, vector<int>, std::greater<>> m_heapCanPush;
	priority_queue<int> m_heapCanPop;
	stack<int> m_stas[200'000];
	int m_opeCnt = 0;
};

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