设计一个高效的数字容器系统，支持以下操作：
- 插入/替换: 将指定索引处的值替换为新值。如果索引不存在，则插入新值。
- 查找最小索引: 返回给定数字在容器中出现的最小索引。如果数字不存在，则返回 -1。
挑战难度： 中等
相关主题: 哈希表，设计模式，最小堆（优先队列）
示例:
["NumberContainers", "find", "change", "change", "change", "change", "find", "change", "find"] [[], [10], [2, 10], [1, 10], [3, 10], [5, 10], [10], [1, 20], [10]]
说明:
-
NumberContainers nc = new NumberContainers();创建一个新的数字容器系统。 -
nc.find(10);返回 -1，因为 10 还不存在于容器中。 -
nc.change(2, 10);将索引 2 处的值设置为 10。 -
nc.change(1, 10);将索引 1 处的值设置为 10。 -
nc.change(3, 10);将索引 3 处的值设置为 10。 -
nc.change(5, 10);将索引 5 处的值设置为 10。 -
nc.find(10);返回 1，因为 1 是 10 在容器中出现的最小索引。 -
nc.change(1, 20);将索引 1 处的值替换为 20。 -
nc.find(10);返回 2，因为 2 现在是 10 在容器中出现的最小索引。
约束:
- 1 index 5
- 1 number 5
-
change和find方法的调用次数最多为 105
提示:
I-Shop购物系统
下载
部分功能简介：商品收藏夹功能热门商品最新商品分级价格功能自选风格打印结算页面内部短信箱商品评论增加上一商品，下一商品功能增强商家提示功能友情链接用户在线统计用户来访统计用户来访信息用户积分功能广告设置用户组分类邮件系统后台实现更新用户数据系统图片设置模板管理CSS风格管理申诉内容过滤功能用户注册过滤特征字符IP库管理及来访限制及管理压缩，恢复，备份数据库功能上传文件管理商品类别管理商品添加/修改/
为了高效地实现这个系统，可以使用哈希表来存储每个索引对应的值，以及使用最小堆（优先队列）来跟踪每个数字的最小索引。
解决方案 (Python):
import heapq
class NumberContainers:
def __init__(self):
self.index_map = {} # index -> number
self.number_map = {} # number -> min-heap of indices
def change(self, index: int, number: int) -> None:
if index in self.index_map:
old_number = self.index_map[index]
heapq.heapreplace(self.number_map[old_number], float('inf')) #Mark as invalid
self.index_map[index] = number
if number not in self.number_map:
self.number_map[number] = []
heapq.heappush(self.number_map[number], index)
def find(self, number: int) -> int:
if number not in self.number_map:
return -1
while self.number_map[number] and self.number_map[number][0] not in self.index_map or self.index_map[self.number_map[number][0]] != number:
heapq.heappop(self.number_map[number]) #Remove invalid index
return self.number_map[number][0] if self.number_map[number] else -1
这个Python解决方案使用了heapq模块来实现最小堆，并利用两个字典来高效地进行查找和更新操作。 float('inf') 用作标记，表示索引已失效。
进一步优化:
为了进一步优化，可以考虑使用更高级的数据结构，例如跳表或其他自平衡树，来替代最小堆，但这会增加代码复杂度。 对于大多数用例，最小堆已经足够高效。
