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目标

设计一个数字容器系统，可以实现以下功能：

• 在系统中给定下标处 插入 或者 替换 一个数字。
• 返回 系统中给定数字的最小下标。

请你实现一个 NumberContainers 类：

• NumberContainers() 初始化数字容器系统。
• void change(int index, int number) 在下标 index 处填入 number 。如果该下标 index 处已经有数字了，那么用 number 替换该数字。
• int find(int number) 返回给定数字 number 在系统中的最小下标。如果系统中没有 number ，那么返回 -1 。

示例：

输入：
["NumberContainers", "find", "change", "change", "change", "change", "find", "change", "find"]
[[], [10], [2, 10], [1, 10], [3, 10], [5, 10], [10], [1, 20], [10]]
输出：
[null, -1, null, null, null, null, 1, null, 2]
解释：
NumberContainers nc = new NumberContainers();
nc.find(10); // 没有数字 10 ，所以返回 -1 。
nc.change(2, 10); // 容器中下标为 2 处填入数字 10 。
nc.change(1, 10); // 容器中下标为 1 处填入数字 10 。
nc.change(3, 10); // 容器中下标为 3 处填入数字 10 。
nc.change(5, 10); // 容器中下标为 5 处填入数字 10 。
nc.find(10); // 数字 10 所在的下标为 1 ，2 ，3 和 5 。因为最小下标为 1 ，所以返回 1 。
nc.change(1, 20); // 容器中下标为 1 处填入数字 20 。注意，下标 1 处之前为 10 ，现在被替换为 20 。
nc.find(10); // 数字 10 所在下标为 2 ，3 和 5 。最小下标为 2 ，所以返回 2 。

说明：

• 1 <= index, number <= 10^9
• 调用 change 和 find 的 总次数 不超过 10^5 次。

思路

设计一个数字容器，能够将数字更新到指定下标，并且查询数字的最小下标。

使用最小堆维护相同数字的最小下标，同时使用哈希表记录下标对应的数字。查询最小下标时，如果下标上的数字不是查询的数字则从堆中删除。

代码

/**
 * @date 2025-09-17 8:48
 */
public class NumberContainers {

    private final Map<Integer, Integer> indexToValue;
    private final Map<Integer, PriorityQueue<Integer>> valueToIndex;

    public NumberContainers() {
        indexToValue = new HashMap<>();
        valueToIndex = new HashMap<>();
    }

    public void change(int index, int number) {
        indexToValue.put(index, number);
        valueToIndex.putIfAbsent(number, new PriorityQueue<>());
        valueToIndex.get(number).offer(index);
    }

    public int find(int number) {
        PriorityQueue<Integer> q = valueToIndex.get(number);
        if (q == null) {
            return -1;
        }
        while (!q.isEmpty() && indexToValue.get(q.peek()) != number) {
            q.poll();
        }
        return q.isEmpty() ? -1 : q.peek();
    }
}

性能

目标

设计一个支持下述操作的食物评分系统：

• 修改 系统中列出的某种食物的评分。
• 返回系统中某一类烹饪方式下评分最高的食物。

实现 FoodRatings 类：

• FoodRatings(String[] foods, String[] cuisines, int[] ratings) 初始化系统。食物由 foods、cuisines 和 ratings 描述，长度均为 n 。
• foods[i] 是第 i 种食物的名字。
• cuisines[i] 是第 i 种食物的烹饪方式。
• ratings[i] 是第 i 种食物的最初评分。
• void changeRating(String food, int newRating) 修改名字为 food 的食物的评分。
• String highestRated(String cuisine) 返回指定烹饪方式 cuisine 下评分最高的食物的名字。如果存在并列，返回 字典序较小 的名字。

注意，字符串 x 的字典序比字符串 y 更小的前提是：x 在字典中出现的位置在 y 之前，也就是说，要么 x 是 y 的前缀，或者在满足 x[i] != y[i] 的第一个位置 i 处，x[i] 在字母表中出现的位置在 y[i] 之前。

示例：

输入
["FoodRatings", "highestRated", "highestRated", "changeRating", "highestRated", "changeRating", "highestRated"]
[[["kimchi", "miso", "sushi", "moussaka", "ramen", "bulgogi"], ["korean", "japanese", "japanese", "greek", "japanese", "korean"], [9, 12, 8, 15, 14, 7]], ["korean"], ["japanese"], ["sushi", 16], ["japanese"], ["ramen", 16], ["japanese"]]
输出
[null, "kimchi", "ramen", null, "sushi", null, "ramen"]

解释
FoodRatings foodRatings = new FoodRatings(["kimchi", "miso", "sushi", "moussaka", "ramen", "bulgogi"], ["korean", "japanese", "japanese", "greek", "japanese", "korean"], [9, 12, 8, 15, 14, 7]);
foodRatings.highestRated("korean"); // 返回 "kimchi"
                                    // "kimchi" 是分数最高的韩式料理，评分为 9 。
foodRatings.highestRated("japanese"); // 返回 "ramen"
                                      // "ramen" 是分数最高的日式料理，评分为 14 。
foodRatings.changeRating("sushi", 16); // "sushi" 现在评分变更为 16 。
foodRatings.highestRated("japanese"); // 返回 "sushi"
                                      // "sushi" 是分数最高的日式料理，评分为 16 。
foodRatings.changeRating("ramen", 16); // "ramen" 现在评分变更为 16 。
foodRatings.highestRated("japanese"); // 返回 "ramen"
                                      // "sushi" 和 "ramen" 的评分都是 16 。
                                      // 但是，"ramen" 的字典序比 "sushi" 更小。

说明：

• 1 <= n <= 2 * 10^4
• n == foods.length == cuisines.length == ratings.length
• 1 <= foods[i].length, cuisines[i].length <= 10
• foods[i]、cuisines[i] 由小写英文字母组成
• 1 <= ratings[i] <= 10^8
• foods 中的所有字符串 互不相同
• 在对 changeRating 的所有调用中，food 是系统中食物的名字。
• 在对 highestRated 的所有调用中，cuisine 是系统中 至少一种 食物的烹饪方式。
• 最多调用 changeRating 和 highestRated 总计 2 * 10^4 次

思路

设计一个食物评分系统，返回指定类别评分最高的食物，支持修改食物的评分。

要知道类别中评分最高的食物，优先队列/TreeSet 的元素应为 (rating, food) 键值对，根据评分从大到小排序，如果评分相同根据食物的字典序排列。

修改食物评分后需要更新对应类别的评分排名，因此需要维护 (food, cuisine) 的映射关系。如果使用懒加载，还需要记录食物最新的评分，维护 (food, rating)。如果使用红黑树，需要根据更新前的评分删除树中数据，同样需要维护 (food, rating)。

有人使用优先队列超时是因为删除元素的复杂度是 O(n)。考虑使用懒删除或者使用 有序集合 TreeSet。有序集合查找最大/最小节点的复杂度是 O(logn)，最大/小节点是最右/左叶子节点，查找复杂度是树的高度。

代码

/**
 * @date 2025-02-28 0:10
 */
public class FoodRatings {

    Map<String, PriorityQueue<String[]>> map;
    Map<String, String> foodMap;
    Map<String, Integer> ratingMap;

    public FoodRatings(String[] foods, String[] cuisines, int[] ratings) {
        int n = foods.length;
        map = new HashMap<>(n);
        foodMap = new HashMap<>(n);
        ratingMap = new HashMap<>(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            foodMap.put(foods[i], cuisines[i]);
            ratingMap.put(foods[i], ratings[i]);
            map.putIfAbsent(cuisines[i], new PriorityQueue<>((a, b) -> {
                int compare = Integer.parseInt(b[0]) - Integer.parseInt(a[0]);
                if (compare != 0) {
                    return compare;
                }
                return a[1].compareTo(b[1]);
            }));
            map.get(cuisines[i]).offer(new String[]{String.valueOf(ratings[i]), foods[i]});
        }
    }

    public void changeRating(String food, int newRating) {
        ratingMap.put(food, newRating);
        map.get(foodMap.get(food)).offer(new String[]{String.valueOf(newRating), food});
    }

    public String highestRated(String cuisine) {
        PriorityQueue<String[]> q = map.get(cuisine);
        while (Integer.parseInt(q.peek()[0]) != ratingMap.get(q.peek()[1])) {
            q.poll();
        }
        return q.peek()[1];
    }
}

性能