[LeetCode] 1429. First Unique Number

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.

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

题意是设计一个FirstUnique的class，包含一开始列出的三个函数。可以发现，因为没有删除操作，加入queue的数字从未被拿出来，但是每次需要返回的是第一个unique的数字。既然是找unique的数字，必然会牵涉到hashmap，所以我的思路是用一个hashmap记录每个数字及其他们各自的出现次数，同时创建一个queue，在做add操作的时候也是无条件将元素加入queue。但是在showFirstUnique中，如果queue里面头一个节点（peek）不是unique的，则弹出这个元素，直到找到一个unique的元素。这个思路可行但是时间复杂度不太理想。

时间O(n) - 有可能queue需要弹出很多元素之后才能找的到第一个unique value

空间O(n)

Java实现

class FirstUnique {
    HashMap<Integer, Integer> map;
    Queue<Integer> queue;
    
    public FirstUnique(int[] nums) {
        map = new HashMap<>();
        queue = new LinkedList<>();
        for (int num : nums) {
            add(num);
        }
    }
    
    public int showFirstUnique() {
        while (!queue.isEmpty()) {
            int num = queue.peek();
            int freq = map.get(num);
            if (freq > 1) {
                queue.poll();
            } else {
                return num;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    public void add(int value) {
        if (map.containsKey(value)) {
            map.put(value, map.get(value) + 1);
        } else {
            map.put(value, 1);
            queue.add(value);
        }
    }
}

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

网上看到一个更好的解法，思路差不多，但是用到了LinkedHashSet帮助记录unique value。思路是用一个hashset和一个LinkedHashSet记录元素，hashset首先还是在记录独一的元素，当遍历到重复元素后，hashset也只会返回false；LinkedHashSet因为是有序的，所以当遍历到重复元素的时候，需要把这个元素从LinkedHashSet中删去。这样在返回unique value的时候，时间上会省很多。

时间O(n)，虽然返回unique的动作是O(1)但是add()函数在极端情况下也会很费时间

空间O(n)

Java实现

class FirstUnique {
    Set<Integer> unique = new LinkedHashSet<>();
    Set<Integer> all = new HashSet<>();
    
    public FirstUnique(int[] nums) {
        for (int num : nums) {
            add(num);
        }
    }
    
    public int showFirstUnique() {
        if (unique.isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return unique.iterator().next();
    }
    
    public void add(int value) {
        if (all.add(value)) {
            unique.add(value);
        } else {
            unique.remove(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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