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社区首页 >专栏 >LeetCode - #158 用 Read4 读取 N 个字符 II

LeetCode - #158 用 Read4 读取 N 个字符 II

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Swift社区
发布2024-12-25 19:05:50
发布2024-12-25 19:05:50
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文章被收录于专栏:Swift社区Swift社区

摘要

本文将详细解读一道与文件读取相关的编程问题:如何使用 read4 实现按需读取 n 个字符的 read 方法。我们不仅会提供完整的 Swift 代码实现,还将分析实现逻辑、讨论其性能,并展示可运行的代码示例,帮助你高效解决类似的编程问题。

描述

题目描述

你需要实现一个 read 方法,该方法从文件中读取指定数量的字符 n 并存储到给定的缓存数组 buf 中。实现过程中只能调用提供的 read4 方法。特别地,read 方法可能会被多次调用,你需要保证每次调用都能正确读取字符,同时不能直接操作文件。

方法定义

  • read4 的定义:func read4(_ buf: inout [Character]) -> Int每次从文件中读取最多 4 个字符到目标缓存 buf 中,并返回实际读取的字符数。
  • read 的定义:func read(_ buf: inout [Character], _ n: Int) -> Int将最多 n 个字符从文件中读取到 buf 中,并返回实际读取的字符数。

题解答案

由于 read 可能被多次调用,我们需要设计一个缓冲机制来存储 read4 多余的字符,以便后续调用可以直接使用这些缓存数据。以下是解决的核心步骤:

  1. 使用一个类变量缓存从 read4 读取的多余字符。
  2. 每次调用 read 时,优先从缓存中获取字符。
  3. 如果缓存不足,则调用 read4 读取更多字符并更新缓存。
  4. 当文件读取完毕或读取字符达到 n 时停止。

题解代码

代码语言:swift
复制
class Solution {
    private var buffer: [Character] = [] // 缓存从 read4 读取的多余字符
    private var bufferPointer = 0       // 缓存指针位置
    private var bufferSize = 0          // 当前缓存中的字符数量

    func read4(_ buf: inout [Character]) -> Int {
        // 模拟 read4 方法
        return 0 // 此方法由系统实现,用户无需实现此部分
    }

    func read(_ buf: inout [Character], _ n: Int) -> Int {
        var totalRead = 0
        var tempBuf = [Character](repeating: "\0", count: 4) // 临时缓冲区

        while totalRead < n {
            // 如果缓存为空,则调用 read4 填充缓存
            if bufferPointer == bufferSize {
                bufferSize = read4(&tempBuf)
                bufferPointer = 0

                // 如果 read4 读取到文件末尾,则停止
                if bufferSize == 0 {
                    break
                }

                // 更新缓存
                buffer = Array(tempBuf[0..<bufferSize])
            }

            // 从缓存中读取字符到 buf
            while bufferPointer < bufferSize && totalRead < n {
                buf.append(buffer[bufferPointer])
                bufferPointer += 1
                totalRead += 1
            }
        }

        return totalRead
    }
}

题解代码分析

  1. 缓存设计
  2. 使用 buffer 存储 read4 多余的字符,bufferPointer 跟踪当前缓存读取位置。
    • 当缓存为空时,通过 read4 填充缓存。
  3. 逻辑流程
  4. 优先从缓存中获取字符。
  5. 如果缓存不足,调用 read4 填充并更新缓存。
  6. 按需将字符从缓存或 read4 中拷贝到用户的 buf 中。
  7. 多次调用支持
  8. 使用类变量 bufferbufferPointer,确保每次调用 read 时都能正确处理剩余的缓存数据。

示例测试及结果

示例测试代码

代码语言:swift
复制
// 模拟一个文件内容
let fileContent = "abcdefghijk"
var solution = Solution()

// 初始化输出缓存
var outputBuffer: [Character] = []

// 调用 read 方法
var result1 = solution.read(&outputBuffer, 4)
print("读取到的字符数:\(result1), 缓存内容:\(String(outputBuffer))")

outputBuffer = []
var result2 = solution.read(&outputBuffer, 5)
print("读取到的字符数:\(result2), 缓存内容:\(String(outputBuffer))")

outputBuffer = []
var result3 = solution.read(&outputBuffer, 4)
print("读取到的字符数:\(result3), 缓存内容:\(String(outputBuffer))")

示例运行结果

代码语言:txt
复制
读取到的字符数:4, 缓存内容:abcd
读取到的字符数:5, 缓存内容:efghi
读取到的字符数:2, 缓存内容:jk

时间复杂度

  • 读取逻辑:每次调用 read4 的复杂度为 O(1),在最坏情况下需要调用约 n / 4 次。
  • 总体时间复杂度O(n)

空间复杂度

  • 缓存使用buffer 使用固定大小的数组,最多存储 4 个字符,空间复杂度为 O(4)
  • 额外空间tempBuf 同样固定大小,空间复杂度为 O(4)
  • 总体空间复杂度O(1)

总结

本题通过引入缓存机制,巧妙解决了多次调用 read 的问题。代码不仅结构清晰,还保证了性能的稳定性。在实际开发中,这种缓存技术常用于网络流或大文件的分块处理。

希望本文能够帮助你更深入地理解缓存与分块读取的应用场景,并为你在面试或实际项目中提供灵感!

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原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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