# 【LeetCode】 First Unique Number

## Description
> You have a queue of integers, you need to retrieve the first unique integer in the queue.

> Implement the `FirstUnique` class:
> * `FirstUnique(int[] nums)` Initializes the object with the numbers in the queue.
> * `int showFirstUnique()` returns the value of the first unique integer of the queue, and returns `-1` if there is no such integer.
> * `void add(int value)` insert value to the queue.

> Constraints:
> * `1 <= nums.length <= 10^5`
> * `1 <= nums[i] <= 10^8`
> * `1 <= value <= 10^8`
> * At most `50000` calls will be made to `showFirstUnique` and `add`.

> 你有一個整數組成的佇列，你需要找到在此佇列中第一個只有出現一次的整數。

> 實作`FirstUnique`類別：
> * `FirstUnique(int[] nums)` 用一串數字佇列初始化該物件。
> * `int showFirstUnique()` 回傳佇列中第一個只有出現一次的整數，如果沒有這種數字回傳`-1`
> * `void add(int value)` 新增一個新的數到佇列中。

> 限制：
> * `1 <= nums.length <= 10^5`
> * `1 <= nums[i] <= 10^8`
> * `1 <= value <= 10^8`
> * 最多呼叫`50000`次`showFirstUnique`和`add`.

## Example:

Example 1:

Input: 
["FirstUnique","showFirstUnique","add","showFirstUnique","add","showFirstUnique","add","showFirstUnique"]
[[[2,3,5]],[],[5],[],[2],[],[3],[]]
Output: 
[null,2,null,2,null,3,null,-1]

Explanation: 
FirstUnique firstUnique = new FirstUnique([2,3,5]);
firstUnique.showFirstUnique(); // return 2
firstUnique.add(5);            // the queue is now [2,3,5,5]
firstUnique.showFirstUnique(); // return 2
firstUnique.add(2);            // the queue is now [2,3,5,5,2]
firstUnique.showFirstUnique(); // return 3
firstUnique.add(3);            // the queue is now [2,3,5,5,2,3]
firstUnique.showFirstUnique(); // return -1



Example 2:

Input: 
["FirstUnique","showFirstUnique","add","add","add","add","add","showFirstUnique"]
[[[7,7,7,7,7,7]],[],[7],[3],[3],[7],[17],[]]
Output: 
[null,-1,null,null,null,null,null,17]

Explanation: 
FirstUnique firstUnique = new FirstUnique([7,7,7,7,7,7]);
firstUnique.showFirstUnique(); // return -1
firstUnique.add(7);            // the queue is now [7,7,7,7,7,7,7]
firstUnique.add(3);            // the queue is now [7,7,7,7,7,7,7,3]
firstUnique.add(3);            // the queue is now [7,7,7,7,7,7,7,3,3]
firstUnique.add(7);            // the queue is now [7,7,7,7,7,7,7,3,3,7]
firstUnique.add(17);           // the queue is now [7,7,7,7,7,7,7,3,3,7,17]
firstUnique.showFirstUnique(); // return 17



Example 3:

Input: 
["FirstUnique","showFirstUnique","add","showFirstUnique"]
[[[809]],[],[809],[]]
Output: 
[null,809,null,-1]

Explanation: 
FirstUnique firstUnique = new FirstUnique([809]);
firstUnique.showFirstUnique(); // return 809
firstUnique.add(809);          // the queue is now [809,809]
firstUnique.showFirstUnique(); // return -1

## Solution

* 這一題是一個結構設計題，需要資料結構的基礎。
* 我們需要找到第一個只出現一次的數，因此我們需要一個linked-list來得到**第一個**這件事情。
* 我們需要新增新的元素，因此我們需要強化前面的linked-list，將它變為雙向鏈結，一頭是第一個，一頭是新增用的。
* 最後，為了快速地找到數字是否在之前已經插入過，我們需要一個hash去映射數字和鏈結的指標，才不需要每次新增的時候，都遍歷一次list。
---
* 接下來請搭配下面的code閱讀：
* `unique`是一個list，儲存只出現一次的數字。
* `it`是一個加速用的hash，key是想要找的數字，value，是該數字在list中的指標。(用於快速刪除)
* `allNums`是一個用於確認數字是否第一次出現的hash。
* 初始化就把數字都`add`進去就好了。
* `showFirstUnique`只要去找`unique`這個list就好了。
* `add`是最麻煩的部分，我們先確認`allNums`有沒有這個數字：
* 如果沒有，將該數字加到`unique`裡面，並且把`it`綁上去。
* 如果有，先確認這個數字是第二次出現還是已經第三、四...次了。
* 如果是第二次，利用`it`映射過去，去`unique`找到並移除該數字。
* 如果已經不是第二次了，代表之前已經移除過了，就不用理它。
* 最後記得`allNums`的計數要加上去。

### Code

class FirstUnique {
public:
    list<int> unique;
    unordered_map<int, list<int>::iterator> it;
    unordered_map<int, int> allNums;
    
    FirstUnique(vector<int>& nums) {
        for(int i = 0; i < nums.size(); i++)
        {
            add(nums[i]);
        }
    }
    
    int showFirstUnique() {
        if(unique.empty())
            return -1;
        return unique.back();
    }
    
    void add(int value) {
        auto it_find = allNums.find(value);
        if(it_find == allNums.end())
        {
            unique.push_front(value);
            it[value] = unique.begin();
        }
        else
        {
            if(allNums[value] == 1)
            {
                auto pos = it[value];
                unique.erase(pos);
                it.erase(value);
            }
        }
        allNums[value]++;
    }
};

/**
 * Your FirstUnique object will be instantiated and called as such:
 * FirstUnique* obj = new FirstUnique(nums);
 * int param_1 = obj->showFirstUnique();
 * obj->add(value);
 */

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