任务调度器

2020-12-05

给你一个用字符数组 tasks 表示的 CPU 需要执行的任务列表。其中每个字母表示一种不同种类的任务。任务可以以任意顺序执行，并且每个任务都可以在 1 个单位时间内执行完。在任何一个单位时间，CPU 可以完成一个任务，或者处于待命状态。

然而，两个 相同种类 的任务之间必须有长度为整数 n 的冷却时间，因此至少有连续 n 个单位时间内 CPU 在执行不同的任务，或者在待命状态。

你需要计算完成所有任务所需要的 最短时间 。

 

示例 1：

输入：tasks = ["A","A","A","B","B","B"], n = 2
输出：8
解释：A -> B -> (待命) -> A -> B -> (待命) -> A -> B
     在本示例中，两个相同类型任务之间必须间隔长度为 n = 2 的冷却时间，而执行一个任务只需要一个单位时间，所以中间出现了（待命）状态。 

示例 2：

输入：tasks = ["A","A","A","B","B","B"], n = 0
输出：6
解释：在这种情况下，任何大小为 6 的排列都可以满足要求，因为 n = 0
["A","A","A","B","B","B"]
["A","B","A","B","A","B"]
["B","B","B","A","A","A"]
...
诸如此类
示例 3：

输入：tasks = ["A","A","A","A","A","A","B","C","D","E","F","G"], n = 2
输出：16
解释：一种可能的解决方案是：
     A -> B -> C -> A -> D -> E -> A -> F -> G -> A -> (待命) -> (待命) -> A -> (待命) -> (待命) -> A
 

提示：

1 <= task.length <= 104
tasks[i] 是大写英文字母
n 的取值范围为 [0, 100]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/task-scheduler
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class Solution {
    public int leastInterval(char[] tasks, int n) {
        if (n == 0) {
            return tasks.length;
        }

        int hashTable[] = new int[26];
        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {//哈希表统计每个数字的数量
            hashTable[tasks[i] - 'A']++;
        }
        //利用最大堆维护数量最多的任务
        PriorityQueue<Character> queue = new PriorityQueue<Character>(new Comparator<Character>() {
            public int compare(Character letter1, Character letter2) {
                return hashTable[letter2 - 'A'] - hashTable[letter1 - 'A'];
            }
        });
        for (char c = 'A'; c <= 'Z'; c++) {
            if (hashTable[c - 'A'] > 0) {
                queue.offer(c);
            }
        }
        int count = 0;//每一轮中调度的任务的数量
        int lastQueueSize = 0;//最后一轮调度的任务的数量
        while (queue.size() > 0) {
            char[] letters = new char[queue.size()];
            int index = 0;//统计每一轮中有几个任务被调度
            count++;
            while (!queue.isEmpty()) {
                letters[index] = queue.poll();
                hashTable[letters[index] - 'A']--;
                index++;
                if (index > n) {//如果大于最小间隔，返回继续调度旧任务
                    break;
                }
            }
            lastQueueSize = index;

            for (int i = 0; i < index; i++) {//维护最大堆
                int idx = letters[i] - 'A';
                if (hashTable[idx] > 0) {
                    queue.offer(letters[i]);
                }
            }
        }
        count = (n + 1) * count - (n + 1 - lastQueueSize);//统计所有调度消耗的时间（每一轮（满足最小间隔的）*最小间隔所消耗的时间-最后一轮多加的消耗时间）
        return count;
    }
}

class Solution {
    /**
     * 解题思路：
     * 1、将任务按类型分组，正好A-Z用一个int[26]保存任务类型个数
     * 2、对数组进行排序，优先排列个数（count）最大的任务，
     *      如题得到的时间至少为 retCount =（count-1）* (n+1) + 1 ==> A->X->X->A->X->X->A(X为其他任务或者待命)
     * 3、再排序下一个任务，如果下一个任务B个数和最大任务数一致，
     *      则retCount++ ==> A->B->X->A->B->X->A->B
     * 4、如果空位都插满之后还有任务，那就随便在这些间隔里面插入就可以，因为间隔长度肯定会大于n，在这种情况下就是任务的总数是最小所需时间
     *
     * @param tasks
     * @param n
     * @return
     */
    public int leastInterval(char[] tasks, int n) {
        if (tasks.length <= 1 || n < 1) return tasks.length;
        //步骤1
        int[] counts = new int[26];
        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {//哈希表计数
            counts[tasks[i] - 'A']++;
        }
        //步骤2
        Arrays.sort(counts);//按照任务数量进行排序
        int maxCount = counts[25];
        int retCount = (maxCount - 1) * (n + 1) + 1;
        int i = 24;
        //步骤3
        while (i >= 0 && counts[i] == maxCount) {
            retCount++;
            i--;
        }
        //步骤4
        return Math.max(retCount, tasks.length);
    }

}

参考文献
最好的安排的题解