题目内容

你是一名网络工程师，你正在为一家云计算公司开发一个虚拟机管理系统。你的系统需要为每个虚拟机分配一个唯一的ID，用来标识和通信。为了实现这个功能，你设计了一个管理ID的资源池，可以从资源池中分配资源ID和释放资源ID，分配方式有动态分配和指定分配。
动态分配是从资源池的开始分配多个资源ID，这种方式适用于新创建的虚拟机。指定分配是指定一个资源ID进行分配，这种方式适用于恢复或迁移的虚拟机。无论哪种分配方式释放资源ID时都需要放到资源池的尾部，这样可以保证资源ID的重用和均衡。
现在，你已经执行了一系列操作，你需要知道资源池的第一个空闲资源ID应该是多少，以便为下一个虚拟机分配。

注意：
资源池的初始顺序是从小到大。
资源池中空闲资源ID不足时，动态分配失败，对资源池不进行任何操作。指定分配资源ID已经被占用或者不在资源池范围内时，对资源池不进行任何操作。
释放资源ID不在资源池范围内时或者已经是空闲资源ID时，对资源池不进行任何操作。
保证每个用例最后都有空闲资源ID。

解答要求（解答要求限制了只能使用LRU）

时间限制: C/C++ 100ms,其他语言: 200ms
内存限制: C/C++ 32MB,其他语言: 64MB

输入描述

第一行是资源池的范围。
第二行是操作个数。
第三行开始，第一个数字代表操作类型，1表示动态分配，2表示指定分配，3表示释放。
如果第一个数字是1，第二个表示分配的个数;
如果第一个数字是2，第二个表示分配的资源ID；
如果第一个数字是3，第二个表示释放的资源ID.

样例

在这里插入图片描述

思路

性能限制很高、数据量很大时，cin、cout肯定是不够快的。
（1）可以利用getchar()速度快的特性设计快读函数读取整数，可以做到用scanf()函数5倍的速度读入任意整数：

#include<cstdio>
// 仅正整数可用
#define read(a) {char c;while((c=getchar())>47) a=a*10+(c^48);}
// 正负整数均可用
inline void read(int& a)
{
	register int s = 0, w = 1; //register意思是将变量放入寄存器，大幅提升效率
	register char ch = getchar();
	while (ch < '0' || ch>'9')
	{//为了避免输入数字之前的空格造成影响以及判断正负
		if (ch == '-') { w = -1; }
		ch = getchar();
	}
	while (ch >= '0' && ch <= '9')
	{
		s = s * 10 + ch - '0';
		ch = getchar();
	}
	a = s * w;
}

（2）快写，注意<cstdio>中printf()也比cout快，如果输出不是int类型，可以用printf(“<式样化字符串>”，<参数表>)；

输出string：printf( "%s", s );
输出指定宽度的string：printf(”%.3s“, hello);或者 printf("message: '%.*s'\n", 3, hello);
输出bool类型变量：bool b=true; if(b) printf("true"); else printf("false");

#include<cstdio>
inline void write(int n)
{
	if (n < 0)
	{
		putchar('-');
		n *= -1;
	}
	if (n > 9)
	{
		write(n / 10);
	}
	putchar(n % 10 + '0');
}

（3）快速存取：使用满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构

思路：使用一个双指针链表和一个哈希表，所有增删查改复杂度为O(1)

双链表表示资源池，存储一个节点被操作（可以是被资源分配，也可以是被释放）的时间戳，且按最近使用时间从左到右排好序，左边的是空闲资源池，右边的是；

哈希表存储key对应的链表中的节点地址（资源id号）, 用于key-value 的增删改查；int类型value值表示此时结点是否处于被占用状态。1表示被占用，0表示空闲。

初始化：双链表资源池和哈希表key根据资源池范围初始化，value全部设定为空闲状态0；

操作：分配的本质是从资源池中删除，释放的本质是添加到资源池的末尾

动态分配k个资源：
用哈希表遍历前k个node对应的value，依次置1；
将key对应的节点删除；

指定分配第k个资源
用哈希表查找key=k的node对应value，将其置1；
将key对应的节点删除；

释放第k个资源：
首先用哈希表判断key对应的结点是否被占用（value是否为1）；
如果为1，则value置为0表示空闲，同时将key对应的节点放到双链表的最左侧；

1、2需要先判断key对应的value是否为0，然后才能进行操作。

输出：资源池的第一个空闲资源id即链表的第一个结点的key。注意这题保证每个用例最后都有空闲资源ID。