独占时间：揭示数据结构巧妙解决leetcode-636的奥秘

2023-11-25 08:03:39

在计算机科学领域，leetcode-636是一个颇具挑战性的编程问题。它要求程序员计算一个单线程CPU运行的程序中，每个函数的独占时间。独占时间是指函数从开始执行到结束执行期间，没有其他函数被执行的时间段。

要理解leetcode-636，首先需要明确两个关键概念：函数调用栈和函数独占时间。函数调用栈是一种数据结构，它用于跟踪正在运行的函数。当一个函数被调用时，它的标识符被压入栈顶；当函数执行完毕，它的标识符被弹出栈顶。这样，栈顶始终是正在执行的函数的标识符。

函数独占时间是指函数从开始执行到结束执行期间，没有其他函数被执行的时间段。为了计算函数独占时间，我们需要使用一个数组来存储每个函数的独占时间。数组的长度为n，其中n是函数的数量。数组的第i个元素存储第i个函数的独占时间。

计算函数独占时间时，我们需要遍历函数调用栈。当栈顶的元素与当前正在执行的函数的标识符相同时，我们将当前时间戳与栈顶元素对应的时间戳相减，并将其存储为当前正在执行的函数的独占时间。当栈顶的元素与当前正在执行的函数的标识符不同时，我们将当前时间戳存储为栈顶元素对应的时间戳。

以下是一个使用栈结构实现leetcode-636的示例：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items.pop()
        else:
            return None

    def is_empty(self):
        return self.items == []


class Function:
    def __init__(self, id):
        self.id = id
        self.start_time = None
        self.end_time = None
        self.exclusive_time = 0


def exclusive_time(n, logs):
    stack = Stack()
    functions = [Function(i) for i in range(n)]
    for log in logs:
        log_parts = log.split(":")
        function_id = int(log_parts[0])
        time_stamp = int(log_parts[1])
        event = log_parts[2]

        if event == "start":
            functions[function_id].start_time = time_stamp
            stack.push(function_id)
        elif event == "end":
            function_id = stack.pop()
            functions[function_id].end_time = time_stamp
            functions[function_id].exclusive_time = functions[function_id].end_time - functions[function_id].start_time + 1

            while not stack.is_empty():
                parent_function_id = stack.pop()
                functions[parent_function_id].exclusive_time += time_stamp - functions[parent_function_id].start_time + 1
                functions[parent_function_id].start_time = time_stamp

    exclusive_times = [function.exclusive_time for function in functions]
    return exclusive_times


n = 2
logs = ["0:start:0", "1:start:2", "1:end:3", "0:end:4"]
exclusive_times = exclusive_time(n, logs)
print(exclusive_times)