【LeetCode - 每日1题】设计电影租借系统

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难度 ⭐⭐⭐⭐⭐

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题目回顾

你有一个电影租借公司和 n 个电影商店。你想要实现一个电影租借系统，它支持查询、预订和返还电影的操作。同时系统还能生成一份当前被借出电影的报告。

所有电影用二维整数数组 entries 表示，其中 entries[i] = [shopi, moviei, pricei] 表示商店 shopi 有一份电影 moviei 的拷贝，租借价格为 pricei 。每个商店有 至多一份 编号为 moviei 的电影拷贝。

系统需要支持以下操作：

• Search：找到拥有指定电影且 未借出 的商店中 最便宜的 5 个 。商店需要按照 价格 升序排序，如果价格相同，则 shopi 较小的商店排在前面。如果查询结果少于 5 个商店，则将它们全部返回。如果查询结果没有任何商店，则返回空列表。
• Rent：从指定商店借出指定电影，题目保证指定电影在指定商店 未借出 。 Drop：在指定商店返还 之前已借出 的指定电影。
• Report：返回 最便宜的 5 部已借出电影 （可能有重复的电影 ID），将结果用二维列表 res 返回，其中 res[j] = [shopj, moviej] 表示第 j 便宜的已借出电影是从商店 shopj 借出的电影 moviej 。res 中的电影需要按 价格升序排序；如果价格相同，则 shopj 较小 的排在前面；如果仍然相同，则 moviej 较小 的排在前面。如果当前借出的电影小于 5> 部，则将它们全部返回。如果当前没有借出电影，则返回一个空的列表。

请你实现 MovieRentingSystem 类：

• MovieRentingSystem(int n, int[][] entries) 将 MovieRentingSystem 对象用 n个商店和 entries 表示的电影列表初始化。
• List search(int movie) 如上所述，返回 未借出指定 movie 的商店列表。
• void rent(int shop, int movie) 从指定商店 shop 借出指定电影 movie 。
• void drop(int shop, int movie) 在指定商店 shop 返还之前借出的电影 movie 。
• List<List> report() 如上所述，返回最便宜的 已借出 电影列表。 注意：测试数据保证 rent
  操作中指定商店拥有 未借出 的指定电影，且 drop 操作指定的商店 之前已借出 指定电影。

示例 1：

输入：
[“MovieRentingSystem”, “search”, “rent”, “rent”, “report”, “drop”, “search”]
[[3, [[0, 1, 5], [0, 2, 6], [0, 3, 7], [1, 1, 4], [1, 2, 7], [2, 1, 5]]], [1], [0, 1], [1, 2], [], [1, 2], [2]]
输出：
[null, [1, 0, 2], null, null, [[0, 1], [1, 2]], null, [0, 1]]

解释：
MovieRentingSystem movieRentingSystem = new MovieRentingSystem(3, [[0, 1, 5], [0, 2, 6], [0, 3, 7], [1, 1, 4], [1, 2, 7], [2, 1, 5]]);
movieRentingSystem.search(1); // 返回 [1, 0, 2] ，商店 1，0 和 2 有未借出的 ID 为 1 的电影。商店 1 最便宜，商店 0 和 2 价格相同，所以按商店编号排序。
movieRentingSystem.rent(0, 1); // 从商店 0 借出电影 1 。现在商店 0 未借出电影编号为 [2,3] 。
movieRentingSystem.rent(1, 2); // 从商店 1 借出电影 2 。现在商店 1 未借出的电影编号为 [1] 。
movieRentingSystem.report(); // 返回 [[0, 1], [1, 2]] 。商店 0 借出的电影 1 最便宜，然后是商店 1 借出的电影 2 。 movieRentingSystem.drop(1, 2); // 在商店 1 返还电影 2。现在商店 1 未借出的电影编号为 [1,2] 。
movieRentingSystem.search(2); // 返回 [0, 1] 。商店 0 和 1 有未借出的 ID 为 2 的电影。商店 0 最便宜，然后是商店 1 。

提示：

• 1 <= n <= 3 * 10**5
• 1 <= entries.length <= 10**5
• 0 <= shopi < n 1 <= moviei, pricei <= 10**4
• 每个商店 至多 有一份电影 moviei 的拷贝。
• search，rent，drop 和 report 的调用 总共 不超过 10**5 次。

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✅解题思路分析

💖 概述

本题要求实现一个电影租借系统，支持搜索、租借、归还和报告功能。系统需要高效处理大量数据（最多 3×10⁵ 个商店和 10⁵ 次操作），因此需要选择合适的数据结构来保证操作的时间复杂度。

💓 核心思路

​​

1. 数据结构选择​​：
   • ​​t_price字典​​：存储 (shop, movie)对应的价格，实现 O(1) 价格查询。
   • t_valid字典​​：键为电影 ID，值为 SortedList，存储 (price, shop)元组，维护每部电影未借出拷贝的信息（按价格升序，价格相同按商店 ID 升序）。
   • ​​t_rentSortedList​​：存储 (price, shop, movie)元组，维护已借出电影的信息（按价格升序，价格相同按商店 ID 升序，再相同按电影 ID 升序）。
2. ​​操作逻辑​​：
   • ​​搜索（Search）​​：从 t_valid中获取指定电影的未借出拷贝，返回前 5 个商店 ID。
   • 租借（Rent）​​：从 t_valid移除电影，添加到 t_rent。
   • 归还（Drop）​​：从 t_rent移除电影，添加回 t_valid。
   • 报告（Report）​​：从 t_rent获取前 5 部电影，返回 [shop, movie]列表。

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✅ 代码实现

from collections import defaultdict
from typing import Listimport sortedcontainersclass MovieRentingSystem:def __init__(self, n: int, entries: List[List[int]]):self.t_price = dict()self.t_valid = defaultdict(sortedcontainer