Question

1845. 座位预约管理系统

English Version

题目描述

请你设计一个管理 n 个座位预约的系统，座位编号从 1 到 n 。

请你实现 SeatManager 类：

• SeatManager(int n) 初始化一个 SeatManager 对象，它管理从 1 到 n 编号的 n 个座位。所有座位初始都是可预约的。
• int reserve() 返回可以预约座位的 最小编号 ，此座位变为不可预约。
• void unreserve(int seatNumber) 将给定编号 seatNumber 对应的座位变成可以预约。

 

示例 1：

输入：
["SeatManager", "reserve", "reserve", "unreserve", "reserve", "reserve", "reserve", "reserve", "unreserve"]
[[5], [], [], [2], [], [], [], [], [5]]
输出：
[null, 1, 2, null, 2, 3, 4, 5, null]

解释：
SeatManager seatManager = new SeatManager(5); // 初始化 SeatManager ，有 5 个座位。
seatManager.reserve();  // 所有座位都可以预约，所以返回最小编号的座位，也就是 1 。
seatManager.reserve();  // 可以预约的座位为 [2,3,4,5] ，返回最小编号的座位，也就是 2 。
seatManager.unreserve(2); // 将座位 2 变为可以预约，现在可预约的座位为 [2,3,4,5] 。
seatManager.reserve();  // 可以预约的座位为 [2,3,4,5] ，返回最小编号的座位，也就是 2 。
seatManager.reserve();  // 可以预约的座位为 [3,4,5] ，返回最小编号的座位，也就是 3 。
seatManager.reserve();  // 可以预约的座位为 [4,5] ，返回最小编号的座位，也就是 4 。
seatManager.reserve();  // 唯一可以预约的是座位 5 ，所以返回 5 。
seatManager.unreserve(5); // 将座位 5 变为可以预约，现在可预约的座位为 [5] 。

 

提示：

• 1 <= n <= 105
• 1 <= seatNumber <= n
• 每一次对 reserve 的调用，题目保证至少存在一个可以预约的座位。
• 每一次对 unreserve 的调用，题目保证 seatNumber 在调用函数前都是被预约状态。
• 对 reserve 和 unreserve 的调用 总共 不超过 105 次。

解法

方法一：优先队列（小根堆）

我们可以使用优先队列（小根堆）来维护可预约座位的最小编号。

初始化时，将所有座位的编号放入优先队列中。

当调用 reserve 方法时，从优先队列中取出最小编号的座位，即为可预约座位的最小编号。

当调用 unreserve 方法时，将座位编号放入优先队列中。

时间复杂度 $O(n \times \log n)$，空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 为座位的数量。

class SeatManager:
  def __init__(self, n: int):
    self.q = list(range(1, n + 1))
    heapify(self.q)

  def reserve(self) -> int:
    return heappop(self.q)

  def unreserve(self, seatNumber: int) -> None:
    heappush(self.q, seatNumber)


# Your SeatManager object will be instantiated and called as such:
# obj = SeatManager(n)
# param_1 = obj.reserve()
# obj.unreserve(seatNumber)

class SeatManager {
  private PriorityQueue<Integer> q = new PriorityQueue<>();

  public SeatManager(int n) {
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
      q.offer(i);
    }
  }

  public int reserve() {
    return q.poll();
  }

  public void unreserve(int seatNumber) {
    q.offer(seatNumber);
  }
}

/**
 * Your SeatManager object will be instantiated and called as such:
 * SeatManager obj = new SeatManager(n);
 * int param_1 = obj.reserve();
 * obj.unreserve(seatNumber);
 */

class SeatManager {
public:
  SeatManager(int n) {
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
      q.push(i);
    }
  }

  int reserve() {
    int seat = q.top();
    q.pop();
    return seat;
  }

  void unreserve(int seatNumber) {
    q.push(seatNumber);
  }

private:
  priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;
};

/**
 * Your SeatManager object will be instantiated and called as such:
 * SeatManager* obj = new SeatManager(n);
 * int param_1 = obj->reserve();
 * obj->unreserve(seatNumber);
 */

type SeatManager struct {
  q hp
}

func Constructor(n int) SeatManager {
  q := hp{}
  for i := 1; i <= n; i++ {
    heap.Push(&q, i)
  }
  return SeatManager{q}
}

func (this *SeatManager) Reserve() int {
  return heap.Pop(&this.q).(int)
}

func (this *SeatManager) Unreserve(seatNumber int) {
  heap.Push(&this.q, seatNumber)
}

type hp struct{ sort.IntSlice }

func (h hp) Less(i, j int) bool { return h.IntSlice[i] < h.IntSlice[j] }
func (h *hp) Push(v any)    { h.IntSlice = append(h.IntSlice, v.(int)) }
func (h *hp) Pop() any {
  a := h.IntSlice
  v := a[len(a)-1]
  h.IntSlice = a[:len(a)-1]
  return v
}

/**
 * Your SeatManager object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor(n);
 * param_1 := obj.Reserve();
 * obj.Unreserve(seatNumber);
 */

public class SeatManager {
  private SortedSet<int> availableSeats;

  public SeatManager(int n) {
    availableSeats = new SortedSet<int>();
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
      availableSeats.Add(i);
    }
  }

  public int Reserve() {
    int reservedSeat = availableSeats.Min;
    availableSeats.Remove(reservedSeat);
    return reservedSeat;
  }

  public void Unreserve(int seatNumber) {
    availableSeats.Add(seatNumber);
  }
}

/**
 * Your SeatManager object will be instantiated and called as such:
 * SeatManager obj = new SeatManager(n);
 * int param_1 = obj.Reserve();
 * obj.Unreserve(seatNumber);
 */