[算法应用]某云SLB负载均衡-中等-CFANZ编程社区

某云SLB负载均衡

描述

假设某云为用户提供服务器时，会将准备好的服务器加入到一个使用池中，用户每次只能使用池中的服务器。为了负载均衡，用户每次要使用的时候会优先挑选最早加入的一台服务器来使用。请实现如下四个函数来实现该负载均衡：add函数，提供服务器ID，系统将该服务器加入到使用池中，假设初始状态使用池中没有服务器。delete函数，提供服务器ID，系统将该ID的服务器从使用池中移除。select函数，每次用户使用服务器时调用，从使用池中选择最早加入的一台未被占据的服务器，返回其ID，没有可使用的服务器时，返回使用池中的服务器数量。release函数，每次用户归还服务器时调用，释放该该用户使用的服务器。输入一个二维数组，其中每个一维数组的第一个元素表示调用的函数，1表示调用add函数，后接一个元素表示ID；2表示调用delete函数，后接一个元素表示ID；3表示调用select函数；4表示调用release函数，后接一个元素表示ID。

示例1

输入：

[[1, 1], [1, 2], [1, 3], [3], [3], [2, 1], [3], [4, 2], [3]]

复制返回值：

[1,2,3,2]

复制说明：

先加入三台服务器到使用池，用户依次使用前两台，删除使用池中的第一台服务器，用户继续使用第三台，归还第二台以后用户使用第二台。

题解

题目很简单，只是描述的不太清楚。和LRU类似，用一个free集合表示可用的机器，用一个use集合表示正在使用中的，用一个hash表存放id和所有集合中元素的映射关系，以便根据id查找。

思路：

1. 定义node节点，存放id和时间戳，id就是题目输入的id，时间戳初始化为1,每次操作的时候自增，当要插入的时候更新node的时间戳

2. 为node定义比较函数，比较准则为时间戳的大小，free_set和use_set都使用该准则，以便取出的第一个元素就是最早加入的机器

3. add操作：判断id是否已经在hash表中，不在就插入到free_set中，并更新hash[id]为插入返回的迭代器

4. delete操作：判断hash[id]是否存在，存在则从free_set或者use_set中删除，然后再从hash中删除

5.select操作：如果free_set为空，返回use_set的个数，否则返回free_set.begin对应的id，并且将该机器移动到use_set中，然后更新hash[id]

6.release操作：将id对于的机器从use_set中删除，然后放入free_set中，并更新hash[id]

代码如下：

struct node
{
  int id;
  int timestamp;
};

class compare_obj
{
public:
  bool operator()(const node &left, const node &right)
  {
    return left.timestamp < right.timestamp;
  }
};
class Solution
{
public:
 vector<int> SLB(vector<vector<int>> &operators)
{
  int time = 0;
  std::set<node, compare_obj> free_set;
  std::unordered_map<int, std::set<node>::iterator> hash;
  std::set<node, compare_obj> use_set;
  std::vector<int> ans;
  for (auto &v : operators)
  {
    int op = v[0];
    time++;
    if (op == 1) // add
    {
      if (hash.find(v[1]) == hash.end())
      {
        node n;
        n.id = v[1];
        n.timestamp = time;
        hash[n.id] = free_set.insert(free_set.begin(), n);
      }
    }
    else if (op == 2) // delete
    {
      int id = v[1];
      if (hash.find(id) != hash.end())
      {
        if (free_set.find(*hash[id]) != free_set.end())
        {
          free_set.erase(hash[id]);
        }
        else if (use_set.find(*hash[id]) != use_set.end())
        {
          use_set.erase(hash[id]);
        }
        hash.erase(id);
      }
    }
    else if (op == 3) // select
    {
      if (free_set.empty())
      {
        ans.push_back(use_set.size());
      }
      else
      {
        auto it = free_set.begin();
        ans.push_back(it->id);

        hash[it->id] = use_set.insert(use_set.begin(), *it);
        free_set.erase(it);
      }
    }
    else if (op == 4) // release
    {
      int id = v[1];
      if (hash.find(id) != hash.end())
      {
        auto n = *hash[id];
        use_set.erase(hash[id]);
        hash[id] = free_set.insert(free_set.begin(), n);
      }
    }
  }
  return ans;
}
};