Question

1500. 设计文件分享系统

English Version

题目描述

我们需要使用一套文件分享系统来分享一个非常大的文件，该文件由 m 个从 1 到 m 编号的文件块组成。

当用户加入系统时，系统应为其注册一个独有的 ID。这个独有的 ID 应当被相应的用户使用一次，但是当用户离开系统时，其 ID 应可以被（后续新注册的用户）再次使用。

用户可以请求文件中的某个指定的文件块，系统应当返回拥有这个文件块的所有用户的 ID。如果用户收到 ID 的非空列表，就表示成功接收到请求的文件块。

实现 FileSharing 类：

• FileSharing(int m) 初始化该对象，文件有 m 个文件块。
• int join(int[] ownedChunks)：一个新用户加入系统，并拥有文件的一些文件块。系统应当为该用户注册一个 ID，该 ID 应是未被其他用户占用的最小正整数。返回注册的 ID。
• void leave(int userID)：ID 为 userID 的用户将离开系统，你不能再从该用户提取文件块了。
• int[] request(int userID, int chunkID)：ID 为 userID 的用户请求编号为 chunkID 的文件块。返回拥有这个文件块的所有用户的 ID 所构成的列表或数组，按升序排列。

 

示例:

输入:
["FileSharing","join","join","join","request","request","leave","request","leave","join"]
[[4],[[1,2]],[[2,3]],[[4]],[1,3],[2,2],[1],[2,1],[2],[[]]]
输出:
[null,1,2,3,[2],[1,2],null,[],null,1]
解释:
FileSharing fileSharing = new FileSharing(4); // 我们用该系统分享由 4 个文件块组成的文件。

fileSharing.join([1, 2]);  // 一个拥有文件块 [1,2] 的用户加入系统，为其注册 id = 1 并返回 1。

fileSharing.join([2, 3]);  // 一个拥有文件块 [2,3] 的用户加入系统，为其注册 id = 2 并返回 2。

fileSharing.join([4]);     // 一个拥有文件块 [4] 的用户加入系统，为其注册 id = 3 并返回 3。

fileSharing.request(1, 3);   // id = 1 的用户请求第 3 个文件块，只有 id = 2 的用户拥有文件块，返回 [2] 。注意，现在用户 1 现拥有文件块 [1,2,3]。

fileSharing.request(2, 2);   // id = 2 的用户请求第 2 个文件块，id 为 [1,2] 的用户拥有该文件块，所以我们返回 [1,2] 。

fileSharing.leave(1);    // id = 1 的用户离开系统，其所拥有的所有文件块不再对其他用户可用。

fileSharing.request(2, 1);   // id = 2 的用户请求第 1 个文件块，系统中没有用户拥有该文件块，所以我们返回空列表 [] 。

fileSharing.leave(2);    // id = 2 的用户离开系统。

fileSharing.join([]);    // 一个不拥有任何文件块的用户加入系统，为其注册 id = 1 并返回 1 。注意，id 1 和 2 空闲，可以重新使用。

 

提示:

• 1 <= m <= 105
• 0 <= ownedChunks.length <= min(100, m)
• 1 <= ownedChunks[i] <= m
• ownedChunks 的值是互不相同的。
• 1 <= chunkID <= m
• 当你正确地注册用户 ID 时，题目保证 userID 是系统中的一个已注册用户。
• join、 leave 和 request 最多被调用 104 次。
• 每次对 leave 的调用都有对应的对 join 的调用。

 

进阶：

• 当系统以用户的 IP 地址而不是独有 ID 来识别用户，且用户断开连接后以相同 IP 重新连接系统时，会发生什么？
• 当用户频繁加入并退出系统，且该用户不请求任何文件块时，你的解决方案仍然保持高效吗？
• 当所有用户同时加入系统，请求所有文件并离开时，你的解决方案仍然保持高效吗？
• 如果系统用于分享 n 个文件，其中第  i 个文件由 m[i] 组成，你需要如何修改？

解法

方法一

class FileSharing:
  def __init__(self, m: int):
    self.cur = 0
    self.chunks = m
    self.reused = []
    self.user_chunks = defaultdict(set)

  def join(self, ownedChunks: List[int]) -> int:
    if self.reused:
      userID = heappop(self.reused)
    else:
      self.cur += 1
      userID = self.cur
    self.user_chunks[userID] = set(ownedChunks)
    return userID

  def leave(self, userID: int) -> None:
    heappush(self.reused, userID)
    self.user_chunks.pop(userID)

  def request(self, userID: int, chunkID: int) -> List[int]:
    if chunkID < 1 or chunkID > self.chunks:
      return []
    res = []
    for k, v in self.user_chunks.items():
      if chunkID in v:
        res.append(k)
    if res:
      self.user_chunks[userID].add(chunkID)
    return sorted(res)


# Your FileSharing object will be instantiated and called as such:
# obj = FileSharing(m)
# param_1 = obj.join(ownedChunks)
# obj.leave(userID)
# param_3 = obj.request(userID,chunkID)

class FileSharing {
  private int chunks;
  private int cur;
  private TreeSet<Integer> reused;
  private TreeMap<Integer, Set<Integer>> userChunks;

  public FileSharing(int m) {
    cur = 0;
    chunks = m;
    reused = new TreeSet<>();
    userChunks = new TreeMap<>();
  }

  public int join(List<Integer> ownedChunks) {
    int userID;
    if (reused.isEmpty()) {
      ++cur;
      userID = cur;
    } else {
      userID = reused.pollFirst();
    }
    userChunks.put(userID, new HashSet<>(ownedChunks));
    return userID;
  }

  public void leave(int userID) {
    reused.add(userID);
    userChunks.remove(userID);
  }

  public List<Integer> request(int userID, int chunkID) {
    if (chunkID < 1 || chunkID > chunks) {
      return Collections.emptyList();
    }
    List<Integer> res = new ArrayList<>();
    for (Map.Entry<Integer, Set<Integer>> entry : userChunks.entrySet()) {
      if (entry.getValue().contains(chunkID)) {
        res.add(entry.getKey());
      }
    }
    if (!res.isEmpty()) {
      userChunks.computeIfAbsent(userID, k -> new HashSet<>()).add(chunkID);
    }
    return res;
  }
}

/**
 * Your FileSharing object will be instantiated and called as such:
 * FileSharing obj = new FileSharing(m);
 * int param_1 = obj.join(ownedChunks);
 * obj.leave(userID);
 * List<Integer> param_3 = obj.request(userID,chunkID);
 */