Q1834SingleThreadedCPU

简介

给你一个二维数组 tasks，用于表示 n​​​​​​ 项从 0 到 n – 1 编号的任务。其中 tasks[i] = [enqueueTimei, processingTimei] 意味着第 i​​​​​​​​​​ 项任务将会于 enqueueTimei 时进入任务队列，需要 processingTimei 的时长完成执行。

现有一个单线程 CPU ，同一时间只能执行 最多一项 任务，该 CPU 将会按照下述方式运行：

如果 CPU 空闲，且任务队列中没有需要执行的任务，则 CPU 保持空闲状态。
如果 CPU 空闲，但任务队列中有需要执行的任务，则 CPU 将会选择 执行时间最短 的任务开始执行。如果多个任务具有同样的最短执行时间，则选择下标最小的任务开始执行。
一旦某项任务开始执行，CPU 在 执行完整个任务 前都不会停止。
CPU 可以在完成一项任务后，立即开始执行一项新任务。
返回 CPU 处理任务的顺序。

示例 1：

输入：tasks = [ [1,2],[2,4],[3,2],[4,1] ]
输出：[ 0,2,3,1 ]
解释：事件按下述流程运行：

• time = 1 ，任务 0 进入任务队列，可执行任务项 = {0}
• 同样在 time = 1 ，空闲状态的 CPU 开始执行任务 0 ，可执行任务项 = {}
• time = 2 ，任务 1 进入任务队列，可执行任务项 = {1}
• time = 3 ，任务 2 进入任务队列，可执行任务项 = {1, 2}
• 同样在 time = 3 ，CPU 完成任务 0 并开始执行队列中用时最短的任务 2 ，可执行任务项 = {1}
• time = 4 ，任务 3 进入任务队列，可执行任务项 = {1, 3}
• time = 5 ，CPU 完成任务 2 并开始执行队列中用时最短的任务 3 ，可执行任务项 = {1}
• time = 6 ，CPU 完成任务 3 并开始执行任务 1 ，可执行任务项 = {}
• time = 10 ，CPU 完成任务 1 并进入空闲状态

示例 2：

输入：tasks = [ [7,10],[7,12],[7,5],[7,4],[7,2] ]
输出：[ 4,3,2,0,1 ]
解释：事件按下述流程运行：

• time = 7 ，所有任务同时进入任务队列，可执行任务项 = {0,1,2,3,4}
• 同样在 time = 7 ，空闲状态的 CPU 开始执行任务 4 ，可执行任务项 = {0,1,2,3}
• time = 9 ，CPU 完成任务 4 并开始执行任务 3 ，可执行任务项 = {0,1,2}
• time = 13 ，CPU 完成任务 3 并开始执行任务 2 ，可执行任务项 = {0,1}
• time = 18 ，CPU 完成任务 2 并开始执行任务 0 ，可执行任务项 = {1}
• time = 28 ，CPU 完成任务 0 并开始执行任务 1 ，可执行任务项 = {}
• time = 40 ，CPU 完成任务 1 并进入空闲状态

链接：https://leetcode.cn/problems/single-threaded-cpu

解题思路

像这种题目描述很多的首先考虑进行模拟，题目大意是当CPU运行到一个时刻time时，对此时等待的所有任务进行排序，优先处理运行时间最短且序号最靠前的，这个排序过程可以使用优先队列实现，对处理时间和序号进行排序。题目给的任务是没有序号的，需要手动添加。同时给的任务是无序的，在处理之前需要根据开始时间进行排序，方便时间计算。

流程

• 首先时间time初始化为第一个任务开始的时间
• 将所有小于等于此时间的任务放到优先队列中
• 取队头任务进行处理，time加上任务时间作为下一次添加任务的时间，当前序号放入返回值里
• 重复以上步骤，注意当队列为空时可以将时间置为下一个任务的开始时间（快进）

代码

public class Q1834SingleThreadedCPU {

    public int[] getOrder(int[][] tasks) {
        int[][] taskArray = new int[tasks.length][3];
        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {    //对任务进行加工处理
            taskArray[i][0] = tasks[i][0];
            taskArray[i][1] = tasks[i][1];
            taskArray[i][2] = i;
        }
        Arrays.sort(taskArray, Comparator.comparingInt(o -> o[0]));
        PriorityQueue<int[]> queue = new PriorityQueue<>(((o1, o2) -> {
            if (o1[1] == o2[1]){
                return o1[2] - o2[2];
            }
            return o1[1] - o2[1];
        }));
        int[] rtn = new int[tasks.length];
        int index = 0;
        int time = taskArray[0][0];     //初始化时间为第一个任务开始时间
        int i = 0;
        while (i < taskArray.length) {
            while (i < taskArray.length && taskArray[i][0] <= time){
                queue.offer(taskArray[i]);
                i++;
            }
            if (queue.isEmpty()){       //队列为空时的处理
                time = taskArray[i][0];
            } else {
                rtn[index++] = queue.peek()[2];
                time += queue.peek()[1];        //时间跳到任务结束
                queue.poll();
            }
        }

        while (!queue.isEmpty()){
            rtn[index++] = queue.peek()[2];
            queue.poll();
        }
        return rtn;
    }

}

要点

有一些坑要注意

• 当两个任务处理时间相同时，优先序号小的，由于任务表是无序的，所以序号和任务开始时间并不等同
• 队列为空时时间也要继续前进，可以考虑快进到下一个任务开始时间
• 当对任务表遍历完之后队列仍然有值的处理

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