1116. 打印零与奇偶数

桃扇骨 2023-10-04 18:54 5阅读 0赞

现有函数 printNumber 可以用一个整数参数调用，并输出该整数到控制台。

例如，调用 printNumber(7) 将会输出 7 到控制台。  
给你类 ZeroEvenOdd 的一个实例，该类中有三个函数：zero、even 和 odd 。ZeroEvenOdd 的相同实例将会传递给三个不同线程：

线程 A：调用 zero() ，只输出 0  
线程 B：调用 even() ，只输出偶数  
线程 C：调用 odd() ，只输出奇数  
修改给出的类，以输出序列 "010203040506..." ，其中序列的长度必须为 2n 。

实现 ZeroEvenOdd 类：

ZeroEvenOdd(int n) 用数字 n 初始化对象，表示需要输出的数。  
void zero(printNumber) 调用 printNumber 以输出一个 0 。  
void even(printNumber) 调用printNumber 以输出偶数。  
void odd(printNumber) 调用 printNumber 以输出奇数。

示例 1：

输入：n = 2  
输出："0102"  
解释：三条线程异步执行，其中一个调用 zero()，另一个线程调用 even()，最后一个线程调用odd()。正确的输出为 "0102"。  
示例 2：

输入：n = 5  
输出："0102030405"

提示：

1 <= n <= 1000

来源：力扣（LeetCode）  
链接：https://leetcode.cn/problems/print-zero-even-odd  
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

解题思路  
先前的两道题，我是通过信号量实现的，也考虑过自旋这种模式，但是总超时，后来看到有位朋友在评论谈及可以通过Thread.yeild()释放CPU资源，便茅塞顿开。本题的一种思想其实就是 lock - free

有些知识我们可能知道，但是想不起来用，没关系的。多做几遍就差不多了，就是这些套路。  
本题我依然考虑了使用这种线程协作模式。

执行用时：9 ms, 在所有 Java 提交中击败了58.11%的用户  
内存消耗：38.8 MB, 在所有 Java 提交中击败了78.02%的用户

初看这题

相同的一个 ZeroEvenOdd 类实例将会传递给三个不同的线程：

线程 A 将调用 zero()，它只输出 0 。  
线程 B 将调用 even()，它只输出偶数。  
线程 C 将调用 odd()，它只输出奇数。  
每个线程都有一个 printNumber 方法来输出一个整数。请修改给出的代码以输出整数序列 010203040506... ，其中序列的长度必须为 2n。

其实本题想表达的意思就是A、B、C三个线程共同的协作，保证:

1.B执行前要A先执行，C执行前要A先执行  
2.C要在B执行之前  
3.保证输出 n \* 2个数(其中有n个0)

说白了就是不管先输出奇数，还是先输出偶数，先输出0。且奇数优先输出于偶数。

那么咱就开始控制这个流程就好了

1.首先执行的是A线程，然后由A线程控制下一个阶段，核心控制  
2.由控制器来控制放行的是B还是C。默认

private volatile boolean control = true;  
保证C先执行。  
3.当C先执行完，将控制器“翻面”，然后回退到A线程去处理。

作者：zong-you-yi-tian  
链接：https://leetcode.cn/problems/print-zero-even-odd/solution/qi-shi-tong-xian-qian-liang-dao-ti-yi-yang-wo-men-/  
来源：力扣（LeetCode）  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

class ZeroEvenOdd {
    
            private int n;
    
            private volatile int state;
    
            private volatile boolean control = true;
    
            public ZeroEvenOdd(int n) {
                this.n = n;
            }
    
            public void zero(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 0; i < n; i++) {
                    while (state != 0) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(0);
                    if (control) {
                        state = 1;
                    } else {
                        state = 2;
                    }
                }
            }
    
            public void even(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 2; i <= n; i += 2) {
                    while (state != 2) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(i);
                    control = true;
                    state = 0;
                }
            }
    
            public void odd(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 1; i <= n; i += 2) {
                    while (state != 1) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(i);
                    control = false;
                    state = 0;
                }
            }
        }
    
    作者：zong-you-yi-tian
    链接：https://leetcode.cn/problems/print-zero-even-odd/solution/qi-shi-tong-xian-qian-liang-dao-ti-yi-yang-wo-men-/
    来源：力扣（LeetCode）
    著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

改进版本

class ZeroEvenOdd {
    
            private int n;
    
            private volatile int state;
    
            public ZeroEvenOdd(int n) {
                this.n = n;
            }
    
            public void zero(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 0; i < n; i++) {
                    while (state != 0) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(0);
                    if (i % 2 == 0) {
            			state = 1;
        			} else {
            			state = 2;
        			}
                }
            }
    
            public void even(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 2; i <= n; i += 2) {
                    while (state != 2) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(i);
                    state = 0;
                }
            }
    
            public void odd(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
                for (int i = 1; i <= n; i += 2) {
                    while (state != 1) {
                        Thread.yield();
                    }
                    printNumber.accept(i);
                    state = 0;
                }
            }
        }
    
    作者：zong-you-yi-tian
    链接：https://leetcode.cn/problems/print-zero-even-odd/solution/qi-shi-tong-xian-qian-liang-dao-ti-yi-yang-wo-men-/
    来源：力扣（LeetCode）
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