leetcode
leetcode 1051 ~ 1100
快照数组

快照数组

难度:

标签:

题目描述

代码结果

运行时间: 378 ms, 内存: 47.8 MB


/*
 * 思路:
 * 使用一个ArrayList来存储每次快照的数组状态。
 * 使用一个HashMap来存储当前的数组状态。
 * set方法直接更新当前的数组状态。
 * snap方法将当前状态存入ArrayList并返回快照ID。
 * get方法根据快照ID返回对应状态的值。
 * 使用Java Stream API来实现这些操作。
 */
import java.util.*;
import java.util.stream.*;

class SnapshotArray {
    private List<Map<Integer, Integer>> snapshots;
    private Map<Integer, Integer> current;
    private int snapId;

    public SnapshotArray(int length) {
        snapshots = new ArrayList<>();
        current = new HashMap<>();
        snapId = 0;
    }

    public void set(int index, int val) {
        current.put(index, val);
    }

    public int snap() {
        snapshots.add(current.entrySet().stream()
            .collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue)));
        return snapId++;
    }

    public int get(int index, int snap_id) {
        return snapshots.get(snap_id).getOrDefault(index, 0);
    }
}

解释

方法:

这个题解使用了一个字典数组来实现快照数组。每个字典存储了一个索引在不同快照版本中的值。每次调用snap()时,快照id自增,而set()方法则在当前快照id下更新值。get()方法使用二分搜索在当前索引的字典中找到不大于给定快照id的最大快照id,然后返回那个快照id下的值。

时间复杂度:

set(): O(1), snap(): O(1), get(): O(logN)

空间复杂度:

O(L*N)

代码细节讲解

🦆
为什么在`get`方法中,如果直接找到了`snap_id`就可以直接返回,而如果没有找到则需要使用二分搜索来查找最接近的快照版本?
在`get`方法中,如果直接找到`snap_id`,说明在此快照版本时索引对应的值发生了更改并被记录,因此可以直接返回该值。若`snap_id`未直接找到,意味着在`snap_id`时刻之前的某个版本中最后一次修改了该索引的值,但此后至`snap_id`未再改动过,所以需要通过二分搜索在已有的快照键中找到不超过`snap_id`的最大快照键,以得到正确的数据状态。
🦆
在`set`方法中,为什么要将值设置在当前的快照id下,而不是直接修改数组中的值?这样设计的原因是什么?
在`set`方法中,将值设置在当前快照id下而不是直接修改数组中的值,是为了保留历史数据版本的完整性。这种设计使得系统可以存储和访问某个索引在不同时间点的历史值,支持随时回退到任何之前的快照状态。直接修改数组值将只能保留最新状态,无法实现快照功能。
🦆
在进行二分搜索时,如果二分搜索的结果是`0`,这种情况下如何处理?
如果二分搜索的结果是`0`,这表明所有记录的快照键都大于当前查询的`snap_id`。在这种情况下,应返回索引初始状态的值。在快照数组的实现中,每个索引的初始快照(键为0)被设置为0,因此如果`i`为0,则返回索引的初始值,即字典中键为0的值。
🦆
请解释一下在最坏情况下,为什么每个索引的字典中会有O(N)个条目,其中N是snap()操作的总次数?
在最坏情况下,假设每次`snap()`操作后,每个索引的值都被修改并记录到字典中,这将导致每个索引对应的字典中会记录每次快照时的状态。因此,如果进行了N次`snap()`操作,每个索引的字典最终将包含N个条目,每个条目对应一个快照版本的值。这样,字典中的条目数量与快照次数直接相关,即O(N)。

相关问题