Java 设计电话目录，将号码从池中返回

我在面试中遇到了以下问题，我能够想出以下解决方案：

设计支持以下操作的电话目录：

获取：提供一个未分配给任何人的号码。检查：检查是否 号码是否可用。释放：回收或释放一个号码

示例：//Init包含3个号码的电话目录：0， 一,二

PhoneDirectory目录=新的PhoneDirectory（3）

//它可以返回任何可用的电话号码。这里我们假设它返回 0.

get（）目录

//假设它返回1

get（）目录

//数字2可用，因此返回true

目录检查（2）

//它返回2，这是唯一剩下的数字

get（）目录

//数字2不再可用，因此返回false

目录检查（2）

//将编号2释放回池中

目录发布（2）

//数字2再次可用，返回true

目录检查（2）

采访者问，如果我们谈论的是10位数的真实电话号码，并且初始化需要大约o（n）个时间，那么这个解决方案的可伸缩性有多大。此外，如果我们经常删除，那么保留每一个未使用的数字可能会浪费空间。他提到了如果在多线程情况下使用它会发生什么

这里有什么我们可以优化的吗

public class PhoneDirectory {
  private final Set<Integer> used = new HashSet<Integer>();
  private final Queue<Integer> available = new LinkedList<Integer>();
  private final int max;

  public PhoneDirectory(int maxNumbers) {
    this.max = maxNumbers;
    for (int i = 0; i < maxNumbers; i++) {
      this.available.offer(i);
    }
  }

  public int get() {
    Integer ret = available.poll();
    if (ret == null) {
      return -1;
    }
    used.add(ret);
    return ret;
  }

  public boolean check(int number) {
    if (number >= max || number < 0) {
      return false;
    }
    return !used.contains(number);
  }

  public void release(int number) {
    if (used.remove(number)) {
      available.offer(number);
    }
  }
}

公共类电话目录{
使用的私有最终集=新HashSet（）；
private final Queue available=new LinkedList（）；
私人最终整数最大值；
公用电话目录（int-maxNumbers）{
this.max=maxNumbers；
对于（int i=0；i=最大值| |数字<0）{
返回false；
}
返回！已使用。包含（编号）；
}
公共无效释放（整数）{
如果（已使用。删除（编号））{
可用。报价（数量）；
}
}
}

正如面试官建议的那样，存储所有未使用的电话号码并不实际。我想从应聘者那里了解一个很好的澄清问题，即

get（）

和

release（）

调用的频率是多少。在现实世界中，它们的发生频率可能大致相同，因此以下方法可行：

我们可以通过观察使用了任何不可用的东西来优化您的解决方案，因此实际上没有必要同时存储这两种状态。因此，让我们只跟踪未使用的

公共类电话目录{
私有最终集可用=新HashSet（）；
公用电话目录（int-maxNumbers）{
对于（int i=0；i

这为我们提供了除构造之外的所有调用的摊销

O（1）

操作。为了处理构造函数调用的优化问题，我们可以做一些暗指的事情，并观察到我们可以跟踪到目前为止提供的最大数量，这意味着可以提供以上任何内容。此外，如果存在可用条目的稀疏集，我们可以首先将其耗尽。看起来像这样

公共类电话目录{
私有最终集可用=新HashSet（）；
私有最终整数最大值；
提供私人综合服务；
公用电话目录（int-maxNumbers）{
this.maxNumbers=maxNumbers；
此.largestProvided=0；
}
公共int get（）{
如果（可用。isEmpty（））{
返回largestOffered最大报价；
}
公共无效释放（整数）{
可用。添加（编号）；
}
}

这就摆脱了我们的

O（n）

构造函数。回到最初对频率的假设，这种方法之所以有效，是因为如果

get（）

和

release（）

以相同的频率相对不可预测地发生，那么可用

的大小将保持相对稳定。这使得数据结构的大小总体上相当有效

如果调用的频率不同，例如，我们预计
release（）
一次可以释放大的块，那么这个问题就会变得复杂得多。我相信一般来说，这个问题归结为位图操作，有效地利用空间本质上是位级压缩

关于面试官提出的后续问题，他们可能希望对分布式哈希表进行一些讨论。您还可以优化
available.iterator（）.next（）
然后
available.remove（）
调用，因为通过对底层数据结构的访问可以简化调用。
如果不使用它，那么它是可用的。这意味着您实际上不需要一个可用号码的队列。您只需要为下一个可用数字设置一个计数器/指针。我会说电话号码也不应该被当作数字。你也可以随机选择一个数字，看看它是否已经被使用，然后继续选择直到你得到一个，然后你只需要在更新时同步设置。Set.add（）最酷的一点是，如果您