每日题解:LeetCode 1117. H2O 生成

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清水雅然君 06月 07,2020

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题目描述

现在有两种线程,氢 oxygen 和氧 hydrogen,你的目标是组织这两种线程来产生水分子。

存在一个屏障(barrier)使得每个线程必须等候直到一个完整水分子能够被产生出来。

氢和氧线程会被分别给予 releaseHydrogen 和 releaseOxygen 方法来允许它们突破屏障。

这些线程应该三三成组突破屏障并能立即组合产生一个水分子。

你必须保证产生一个水分子所需线程的结合必须发生在下一个水分子产生之前。

换句话说:

如果一个氧线程到达屏障时没有氢线程到达,它必须等候直到两个氢线程到达。
如果一个氢线程到达屏障时没有其它线程到达,它必须等候直到一个氧线程和另一个氢线程到达。
书写满足这些限制条件的氢、氧线程同步代码。

示例 1:

输入: "HOH"
输出: "HHO"
解释: "HOH" 和 "OHH" 依然都是有效解。
示例 2:

输入: "OOHHHH"
输出: "HHOHHO"
解释: "HOHHHO", "OHHHHO", "HHOHOH", "HOHHOH", "OHHHOH", "HHOOHH", "HOHOHH" 和 "OHHOHH" 依然都是有效解。
 

限制条件:

输入字符串的总长将会是 3n, 1 ≤ n ≤ 50;
输入字符串中的 “H” 总数将会是 2n;
输入字符串中的 “O” 总数将会是 n。

解法

class H2O {
 private Semaphore h = new Semaphore(2);
 private Semaphore o = new Semaphore(0);
    public H2O() {
        
    }

    public void hydrogen(Runnable releaseHydrogen) throws InterruptedException {
		h.acquire();
        releaseHydrogen.run();
         o.release();
    }

    public void oxygen(Runnable releaseOxygen) throws InterruptedException {
         o.acquire(2);
		releaseOxygen.run();
         h.release(2);
    }
}

解题思路

信号量

本来想写126. 单词接龙 II的题解,但是由于这题目难度比较大,加上今天又去迎接我们家新成员(银渐层小猫),比较忙。忙归忙,但是每天的写题解的要求不能懈怠,本周的源码解析,我打算下周补上来。
这题是我最近在看JUC的时候,顺便连续的一个题目,我觉得很有代表性,印象深刻。
这题解题思路比较简单,使用信号量Semaphore

A counting semaphore. Conceptually, a semaphore maintains a set of permits. Each acquire() blocks if necessary until a permit is available, and then takes it. Each release() adds a permit, potentially releasing a blocking acquirer. However, no actual permit objects are used; the Semaphore just keeps a count of the number available and acts accordingly.
Semaphores are often used to restrict the number of threads than can access some (physical or logical) resource. For example, here is a class that uses a semaphore to control access to a pool of items:

这是JDK1.8对Semaphore的描述,其中提到每个acquire()都会阻塞,直到获得许可,然后获取它。每个release()添加一个许可,释放一个阻塞。
那回到这题:

  1. 一个水分子由两个H和一个O组成,所以定义两个信号量,初始化为2和1
  2. H每获取一次,释放一个O许可;O每次获取两个许可,后释放两个H许可
    虽然有点绕脑
    public void hydrogen(Runnable releaseHydrogen) throws InterruptedException {
    //生成一个H,我们添加一个0的许可
	h.acquire();
    releaseHydrogen.run();
    o.release();
    }

然后0需要两个许可才能开始生成

public void oxygen(Runnable releaseOxygen) throws InterruptedException {
//当连续两个H释放了许可,当前的O可以执行
o.acquire(2);
releaseOxygen.run();
//释放两个H许可,生成两个H
h.release(2);
}