【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。

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• 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);
 */

tags: LeetCode C++