LEETCODE 1195. Fizz Buzz Multithreaded 解题思路分析

题目大意:

交替打印字符串

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序,但是:

如果这个数字可以被 3 整除,输出 “fizz”。
如果这个数字可以被 5 整除,输出 “buzz”。
如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除,输出 “fizzbuzz”。

例如,当 n = 15,输出: 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类:

class FizzBuzz {
  public FizzBuzz(int n) { … }  // constructor
public void fizz(printFizz) { … } // only output "fizz"
public void buzz(printBuzz) { … } // only output "buzz"
public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { … } // only output "fizzbuzz"
public void number(printNumber) { … } // only output the numbers
}

请你实现一个有四个线程的多线程版  FizzBuzz, 同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用:

  1. 线程A将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除,如果可以,则输出 fizz。
  2. 线程B将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除,如果可以,则输出 buzz。
  3. 线程C将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除,如果可以,则输出 fizzbuzz。
  4. 线程D将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

如果想查看本题目是哪家公司的面试题,请参考以下免费链接: https://leetcode.jp/problemdetail.php?id=1195

解题思路分析:

这是一道多线程题目,本题与LEETCODE 1115. Print FooBar Alternately 的题意完全一致。关键是要使用到Java中Semaphore这个对象(对应C++中的mutex)。 Semaphore 主要有两个方法:acquire()和release(),分别代表获取运行权限和释放运行权限。在 C++ 这两个方法被称为lock()和unLock()。详细的用法可以参照之前的文章LEETCODE 1115. Print FooBar Alternately 解题思路分析。如果那道题理解了,可以用本题来作为练习。解题逻辑这里不再细致讲解了。

看下实现代码:

private int n;
Semaphore fizz = new Semaphore(0);
Semaphore buzz = new Semaphore(0);
Semaphore fizzbuzz = new Semaphore(0);
Semaphore number = new Semaphore(1);
public FizzBuzz(int n) {
    this.n = n;
}

// printFizz.run() outputs "fizz".
public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
    for(int i= 1;i<=n;i++){
        if(i % 3 ==0 && i%5!=0){
            fizz.acquire();
            printFizz.run();
            releaseNext(i+1);
        }
    }
}

// printBuzz.run() outputs "buzz".
public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
    for(int i= 1;i<=n;i++){
        if(i % 5 ==0 && i%3!=0){
            buzz.acquire();
            printBuzz.run();
            releaseNext(i+1);
        }
    }
}

// printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
    for(int i= 1;i<=n;i++){
        if(i % 5 ==0 && i%3==0){
            fizzbuzz.acquire();
            printFizzBuzz.run();
            releaseNext(i+1);
        }
    }
}

// printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
    for(int i= 1;i<=n;i++){
        if(i % 5 !=0 && i%3!=0){
            number.acquire();
            printNumber.accept(i);
            releaseNext(i+1);
        }
    }
}

private void releaseNext(int i){
    if(i>n){
        return;
    }
    if(i % 3 ==0 && i%5==0){
        fizzbuzz.release();
    }else if(i % 3==0){
        fizz.release();
    }else if(i % 5==0){
        buzz.release();
    }else{
        number.release();
    }
}

本解法运行时间为4ms。

Runtime: 4 ms, faster than 99.88% of Java online submissions for Fizz Buzz Multithreaded.

Memory Usage: 36 MB, less than 100.00% of Java online submissions for Fizz Buzz Multithreaded.

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