636-函数的独占时间(Exclusive Time of Functions)

原文链接: https://leetcode-cn.com/problems/exclusive-time-of-functions

英文原文

On a single-threaded CPU, we execute a program containing n functions. Each function has a unique ID between 0 and n-1.

Function calls are stored in a call stack: when a function call starts, its ID is pushed onto the stack, and when a function call ends, its ID is popped off the stack. The function whose ID is at the top of the stack is the current function being executed. Each time a function starts or ends, we write a log with the ID, whether it started or ended, and the timestamp.

You are given a list logs, where logs[i] represents the i^th log message formatted as a string "{function_id}:{"start" | "end"}:{timestamp}". For example, "0:start:3" means a function call with function ID 0 started at the beginning of timestamp 3, and "1:end:2" means a function call with function ID 1 ended at the end of timestamp 2. Note that a function can be called multiple times, possibly recursively.

A function's exclusive time is the sum of execution times for all function calls in the program. For example, if a function is called twice, one call executing for 2 time units and another call executing for 1 time unit, the exclusive time is 2 + 1 = 3.

Return the exclusive time of each function in an array, where the value at the i^th index represents the exclusive time for the function with ID i.

Example 1:

Input: n = 2, logs = ["0:start:0","1:start:2","1:end:5","0:end:6"]
Output: [3,4]
Explanation:
Function 0 starts at the beginning of time 0, then it executes 2 for units of time and reaches the end of time 1.
Function 1 starts at the beginning of time 2, executes for 4 units of time, and ends at the end of time 5.
Function 0 resumes execution at the beginning of time 6 and executes for 1 unit of time.
So function 0 spends 2 + 1 = 3 units of total time executing, and function 1 spends 4 units of total time executing.

Example 2:

Input: n = 1, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","0:start:6","0:end:6","0:end:7"]
Output: [8]
Explanation:
Function 0 starts at the beginning of time 0, executes for 2 units of time, and recursively calls itself.
Function 0 (recursive call) starts at the beginning of time 2 and executes for 4 units of time.
Function 0 (initial call) resumes execution then immediately calls itself again.
Function 0 (2nd recursive call) starts at the beginning of time 6 and executes for 1 unit of time.
Function 0 (initial call) resumes execution at the beginning of time 7 and executes for 1 unit of time.
So function 0 spends 2 + 4 + 1 + 1 = 8 units of total time executing.

Example 3:

Input: n = 2, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","1:start:6","1:end:6","0:end:7"]
Output: [7,1]
Explanation:
Function 0 starts at the beginning of time 0, executes for 2 units of time, and recursively calls itself.
Function 0 (recursive call) starts at the beginning of time 2 and executes for 4 units of time.
Function 0 (initial call) resumes execution then immediately calls function 1.
Function 1 starts at the beginning of time 6, executes 1 units of time, and ends at the end of time 6.
Function 0 resumes execution at the beginning of time 6 and executes for 2 units of time.
So function 0 spends 2 + 4 + 1 = 7 units of total time executing, and function 1 spends 1 unit of total time executing.

Example 4:

Input: n = 2, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","1:start:7","1:end:7","0:end:8"]
Output: [8,1]

Example 5:

Input: n = 1, logs = ["0:start:0","0:end:0"]
Output: [1]

Constraints:

1 <= n <= 100
1 <= logs.length <= 500
0 <= function_id < n
0 <= timestamp <= 10⁹
No two start events will happen at the same timestamp.
No two end events will happen at the same timestamp.
Each function has an "end" log for each "start" log.

中文题目

有一个 单线程 CPU 正在运行一个含有 n 道函数的程序。每道函数都有一个位于 0 和 n-1 之间的唯一标识符。

函数调用 存储在一个调用栈上 ：当一个函数调用开始时，它的标识符将会推入栈中。而当一个函数调用结束时，它的标识符将会从栈中弹出。标识符位于栈顶的函数是 当前正在执行的函数 。每当一个函数开始或者结束时，将会记录一条日志，包括函数标识符、是开始还是结束、以及相应的时间戳。

给你一个由日志组成的列表 logs ，其中 logs[i] 表示第 i 条日志消息，该消息是一个按 "{function_id}:{"start" | "end"}:{timestamp}" 进行格式化的字符串。例如，"0:start:3" 意味着标识符为 0 的函数调用在时间戳 3 的 起始开始执行 ；而 "1:end:2" 意味着标识符为 1 的函数调用在时间戳 2 的 末尾结束执行。注意，函数可以 调用多次，可能存在递归调用 。

函数的 独占时间 定义是在这个函数在程序所有函数调用中执行时间的总和，调用其他函数花费的时间不算该函数的独占时间。例如，如果一个函数被调用两次，一次调用执行 2 单位时间，另一次调用执行 1 单位时间，那么该函数的 独占时间 为 2 + 1 = 3 。

以数组形式返回每个函数的 独占时间 ，其中第 i 个下标对应的值表示标识符 i 的函数的独占时间。

示例 1：

输入：n = 2, logs = ["0:start:0","1:start:2","1:end:5","0:end:6"]
输出：[3,4]
解释：
函数 0 在时间戳 0 的起始开始执行，执行 2 个单位时间，于时间戳 1 的末尾结束执行。 
函数 1 在时间戳 2 的起始开始执行，执行 4 个单位时间，于时间戳 5 的末尾结束执行。 
函数 0 在时间戳 6 的开始恢复执行，执行 1 个单位时间。 
所以函数 0 总共执行 2 + 1 = 3 个单位时间，函数 1 总共执行 4 个单位时间。

示例 2：

输入：n = 1, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","0:start:6","0:end:6","0:end:7"]
输出：[8]
解释：
函数 0 在时间戳 0 的起始开始执行，执行 2 个单位时间，并递归调用它自身。
函数 0（递归调用）在时间戳 2 的起始开始执行，执行 4 个单位时间。
函数 0（初始调用）恢复执行，并立刻再次调用它自身。
函数 0（第二次递归调用）在时间戳 6 的起始开始执行，执行 1 个单位时间。
函数 0（初始调用）在时间戳 7 的起始恢复执行，执行 1 个单位时间。
所以函数 0 总共执行 2 + 4 + 1 + 1 = 8 个单位时间。

示例 3：

输入：n = 2, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","1:start:6","1:end:6","0:end:7"]
输出：[7,1]
解释：
函数 0 在时间戳 0 的起始开始执行，执行 2 个单位时间，并递归调用它自身。
函数 0（递归调用）在时间戳 2 的起始开始执行，执行 4 个单位时间。
函数 0（初始调用）恢复执行，并立刻调用函数 1 。
函数 1在时间戳 6 的起始开始执行，执行 1 个单位时间，于时间戳 6 的末尾结束执行。
函数 0（初始调用）在时间戳 7 的起始恢复执行，执行 1 个单位时间，于时间戳 7 的末尾结束执行。
所以函数 0 总共执行 2 + 4 + 1 = 7 个单位时间，函数 1 总共执行 1 个单位时间。

示例 4：

输入：n = 2, logs = ["0:start:0","0:start:2","0:end:5","1:start:7","1:end:7","0:end:8"]
输出：[8,1]

示例 5：

输入：n = 1, logs = ["0:start:0","0:end:0"]
输出：[1]

提示：

1 <= n <= 100
1 <= logs.length <= 500
0 <= function_id < n
0 <= timestamp <= 10⁹
两个开始事件不会在同一时间戳发生
两个结束事件不会在同一时间戳发生
每道函数都有一个对应 "start" 日志的 "end" 日志

通过代码

官方题解

方法一：栈

我们可以使用栈来模拟函数的调用，即在遇到一条包含 start 的日志时，我们将对应的函数 id 入栈；在遇到一条包含 end 的日志时，我们将对应的函数 id 出栈。在每一个时刻，栈中的所有函数均为被调用的函数，而栈顶的函数为正在执行的函数。

在每条日志的时间戳后，栈顶的函数会独占执行，直到下一条日志的时间戳，因此我们可以根据相邻两条日志的时间戳差值，来计算函数的独占时间。我们依次遍历所有的日志，对于第 i 条日志，如果它包含 start，那么栈顶函数从其时间戳 time[i] 开始运行，即 prev = time[i]；如果它包含 end，那么栈顶函数从其时间戳 time[i] 的下一个时间开始运行，即 prev = time[i] + 1。对于第 i + 1 条日志，如果它包含 start，那么在时间戳 time[i + 1] 时，有新的函数被调用，因此原来的栈顶函数的独占时间为 time[i + 1] - prev；如果它包含 end，那么在时间戳 time[i + 1] 时，原来的栈顶函数执行结束，独占时间为 time[i + 1] - prev + 1。在这之后，我们更新 prev 并遍历第 i + 2 条日志。在遍历结束后，我们就可以得到所有函数的独占时间。

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[sol1]
public class Solution {
    public int[] exclusiveTime(int n, List < String > logs) {
        Stack < Integer > stack = new Stack < > ();
        int[] res = new int[n];
        String[] s = logs.get(0).split(":");
        stack.push(Integer.parseInt(s[0]));
        int i = 1, prev = Integer.parseInt(s[2]);
        while (i < logs.size()) {
            s = logs.get(i).split(":");
            if (s[1].equals("start")) {
                if (!stack.isEmpty())
                    res[stack.peek()] += Integer.parseInt(s[2]) - prev;
                stack.push(Integer.parseInt(s[0]));
                prev = Integer.parseInt(s[2]);
            } else {
                res[stack.peek()] += Integer.parseInt(s[2]) - prev + 1;
                stack.pop();
                prev = Integer.parseInt(s[2]) + 1;
            }
            i++;
        }
        return res;
    }
}

复杂度分析

时间复杂度：$O(N)$。我们需要遍历所有的日志，因为有 $N$ 个函数，因此日志的数量为 $2N$。
空间复杂度：$O(N)$，为栈占用的空间。

统计信息

通过次数	提交次数	AC比率
10480	18832	55.6%

提交历史

提交时间	提交结果	执行时间	内存消耗	语言

凤起丶宛南

从来没有真正的绝境，只有心灵的迷途