Week9：目录管理器-阿南达文事网

Week9：目录管理器

题目描述

咕咕东的雪梨电脑的操作系统在上个月受到宇宙射线的影响，时不时发生故障，他受不了了，想要写一个高效易用零bug的操作系统 —— 这工程量太大了，所以他定了一个小目标，从实现一个目录管理器开始。前些日子，东东的电脑终于因为过度收到宇宙射线的影响而宕机，无法写代码。他的好友TT正忙着在B站看猫片，另一位好友瑞神正忙着打守望先锋。现在只有你能帮助东东！

初始时，咕咕东的硬盘是空的，命令行的当前目录为根目录 root。

目录管理器可以理解为要维护一棵有根树结构，每个目录的儿子必须保持字典序。

现在咕咕东可以在命令行下执行以下表格中描述的命令：

命令	类型	实现	说明
MKDIR s	操作	在当前目录下创建一个子目录 s，s 是一个字符串	创建成功输出 “OK”；若当前目录下已有该子目录则输出 “ERR”。
RM s	操作	在当前目录下删除子目录 s，s 是一个字符串	删除成功输出 “OK”；若当前目录下该子目录不存在则输出 “ERR”。
CD s	操作	进入一个子目录 s，s 是一个字符串（执行后，当前目录可能会改变）	进入成功输出 “OK”；若当前目录下该子目录不存在则输出 “ERR”。特殊的，若 s 等于 “…” 则表示返回上级目录，同理，返回成功输出 “OK”，返回失败（当前目录已是根目录没有上级目录）则输出 “ERR”。
SZ	询问	输出当前目录的大小	也即输出 1+当前目录的子目录数。
LS	询问	输出多行表示当前目录的 “直接子目录” 名	若没有子目录，则输出 “EMPTY”；若子目录数属于 [1,10] 则全部输出；若子目录数大于 10，则输出前 5 个，再输出一行 “…”，输出后 5 个。
TREE	询问	输出多行表示以当前目录为根的子树的前序遍历结果	若没有后代目录，则输出 “EMPTY”；若后代目录数+1（当前目录）属于 [1,10] 则全部输出；若后代目录数+1（当前目录）大于 10，则输出前 5 个，再输出一行 “…”，输出后 5 个。若目录结构如上图，当前目录为 “root” 执行结果如下，
UNDO	特殊	撤销操作	撤销最近一个 “成功执行” 的操作（即MKDIR或RM或CD）的影响，撤销成功输出 “OK” 失败或者没有操作用于撤销则输出 “ERR”。

输入

输入文件包含多组测试数据，第一行输入一个整数表示测试数据的组数 T（T <= 20）；

每组测试数据的第一行输入一个整数表示该组测试数据的命令总数 Q （Q <= 1e5）；

每组测试数据的 2 ~ Q+1 行为具体的操作（MKDIR、RM 操作总数不超过5000）；

面对数据范围你要思考的是他们代表的 “命令” 执行的最大可接受复杂度，只有这样你才能知道你需要设计的是怎样复杂度的系统。

输出

每组测试数据的输出结果间需要输出一行空行。注意大小写敏感。

时空限制

Time limit 6000 ms

Memory limit 1048576 kB

样例输入

1
22
MKDIR dira
CD dirb
CD dira
MKDIR a
MKDIR b
MKDIR c
CD ..
MKDIR dirb
CD dirb
MKDIR x
CD ..
MKDIR dirc
CD dirc
MKDIR y
CD ..
SZ
LS
TREE
RM dira
TREE
UNDO
TREE

样例输出

OK
ERR
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
9
dira
dirb
dirc
root
dira
a
b
c
dirb
x
dirc
y
OK
root
dirb
x
dirc
y
OK
root
dira
a
b
c
dirb
x
dirc
y

解题思路

一个巨型模拟题，要求实现目录管理器的功能。使用自顶向下的思路，先视为已经写好了某一模块，然后再去实现具体细节。
目录管理器是一个树形结构，因此需要定义树的节点结构体，每个结构体都包含有：

节点名
孩子列表
父节点
子树大小（对应题目中的子目录大小）

由于题目中描述的操作都是以当前目录为基准的，所以我们在每个节点中直接写上相应操作的函数，由此结构体变为了类。

特殊的，Undo操作不属于某一个节点，是全局的，这一条单独拎出来考虑：

由于撤销的只可能是一个操作，故我们只需要对执行过的操作储存到一个表中，撤销时从后往前找到第一个成功执行过的操作，然后对其进行逆操作即可，表现为原先创建就删除，原先删除就创建，原先进目录就出目录…

也正是由此，我们进行操作的时候不需要直接真正意义上的删除或者什么的，只需要断开指针之间的连接即可，这样，恢复的时候只需要直接连起来就行了（这里需要注意不要弄出空指针和野指针）

各个函数的具体实现见代码，思路不难，代码中对操作都做了注释。
（写代码的时候输入法出了问题，所以注释用的是龙鸣英语）

难点核心在于Tree的打印。

Tree指令的出现次数约为1e5，而我们整棵树的节点最多也不过5e3，因此在目录不变的时候我们并不需要每次都重新遍历一遍，过于消耗时间了。答案是懒更新。

详细见代码：
（危三百七十多行危）

#include <iostream>
#include <map>
#include <vector>
#include <string>
#include <stack>using namespace std;const string cmdname[7] = { "MKDIR","RM","CD","SZ","LS","TREE","UNDO" };class Node;class Command
{
public:int type;//the type of this commandstring arg;//arg for MKDIR,RM and CDNode* lastOperation;//storage of laseOperationCommand(string s){for (int i = 0; i <= 6; i++){if (cmdname[i] == s){type = i;if (i <= 2)cin >> arg;return;}}}
};class Node
{
public:Node(string name, Node* father){this->name = name;this->father = father;this->size = 1;this->isupdating = false;this->childToShow = new vector<string>;}Node* mkdir(string arg);//return the node that insertedNode* rm(string arg);//return the node that deletedNode* cd(string arg);//return the dir used to stayvoid sz();//return the size of the subtreevoid ls();//show the direct children of this nodevoid tree();//show the subtree of this nodebool addChild(Node* node);//insert node into the list of childvoid updatesize(int num);//Update all the father's sizeprivate:string name;//name of this Nodemap<string, Node*>child;//List of child，use the name of the child to find the child nodeNode* father;//the father Node of thisint size;//size of the subtreebool isupdating;//if is updatingvector<string>* childToShow;//the children that need to showvoid updateTheTree(int type, int num, vector<string>* childToShow);//update the tree
};Node* Node::mkdir(string arg)
{if (child.find(arg) != child.end())//Has existed{return NULL;}Node* new_node = new Node(arg, this);child.insert({ arg,new_node });//insert into the listupdatesize(1);//update the size of all the father nodesreturn new_node;//return the node created just now
}Node* Node::rm(string arg)
{auto tmp = child.find(arg);if (tmp == child.end())//Hasn't existed{return NULL;}Node* the_node = tmp->second;//get the node that is going to deletechild.erase(tmp);//delete itupdatesize(-1 * the_node->size);//update the size of all the father nodesreturn the_node;//return the node deleted just now
}Node* Node::cd(string arg)
{if (arg == ".."){return this->father;//return the father node}else{auto tmp = child.find(arg);if (tmp == child.end())//Hasn't existed{return NULL;}return tmp->second;//return the child node}
}void Node::ls()
{int the_size = child.size();if (!the_size){cout << "EMPTY" << endl;}else if (the_size >= 1 && the_size <= 10){for (auto i : child){cout << i.first << endl;}}else{auto iterbegin = child.begin();auto iterend = child.end();for (int i = 0; i < 5; i++){cout << iterbegin->first << endl;iterbegin++;iterend--;}cout << "..." << endl;for (int i = 0; i < 5; i++){cout << iterend->first << endl;iterend++;}}
}void Node::sz()
{cout << this->size << endl;
}bool Node::addChild(Node* node)
{if (child.find(node->name) != child.end())//Has existed{return false;}child.insert({ node->name,node });//insert the nodeupdatesize(node->size);//update the size of all the father nodesreturn true;
}void Node::updatesize(int num)
{this->isupdating = true;this->size += num;if (this->father != NULL)//if this node isn't "root"{this->father->updatesize(num);//itrater to update the size of the father node}
}void Node::tree()
{if (this->size == 1)cout << "EMPTY" << endl;else if (this->size > 1 && this->size <= 10){if (this->isupdating)//if the node has changed just now{childToShow->clear();updateTheTree(0, 0, childToShow);this->isupdating = false;}for (int i = 0; i < this->size; i++){cout << childToShow->at(i) << endl;}}else{if (this->isupdating){childToShow->clear();updateTheTree(1, 5, childToShow);updateTheTree(2, 5, childToShow);this->isupdating = false;}for (int i = 0; i < 5; i++){cout << childToShow->at(i) << endl;}cout << "..." << endl;for (int i = 9; i >= 5; i--){cout << childToShow->at(i) << endl;}}
}//type:0-all,1-front,2-back
void Node::updateTheTree(int type, int num, vector<string>* childToShow)
{if (type == 0){childToShow->push_back(this->name);for (auto i : child){i.second->updateTheTree(0, 0, childToShow);}}if (type == 1){childToShow->push_back(this->name);if (--num == 0) return;int n = child.size();auto it = child.begin();while (n--){int sts = it->second->size;if (sts >= num){it->second->updateTheTree(1, num, childToShow);return;}else{it->second->updateTheTree(1, sts, childToShow);num -= sts;}it++;}}if (type == 2){int n = child.size();auto it = child.end();while (n--){it--;int sts = it->second->size;if (sts >= num){it->second->updateTheTree(2, num, childToShow);return;}else{it->second->updateTheTree(2, sts, childToShow);num -= sts;}}childToShow->push_back(this->name);}}vector<Command*> cmdList;int main()
{ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0);int t, n;cin >> t;string thecmd;while (t--){Node* now = new Node("root", NULL);//start in rootcmdList.clear();cin >> n;while (n--){cin >> thecmd;//the name of the commandCommand* cmd = new Command(thecmd);switch (cmd->type){case 0:case 1:{cmd->lastOperation = (cmd->type == 0 ? now->mkdir(cmd->arg) : now->rm(cmd->arg));//Get the returnd valueif (cmd->lastOperation == NULL)//if illegal{cout << "ERR" << endl;}else{cout << "OK" << endl;cmdList.push_back(cmd);//push cmd into the list of commands}break;}case 2:{Node* temp = now->cd(cmd->arg);//Get the returnd value:target directoryif (temp == NULL){cout << "ERR" << endl;}else{cout << "OK" << endl;cmd->lastOperation = now;//store the last Node into cmdcmdList.push_back(cmd);now = temp;//change current directory to what save in temp}break;}case 3:now->sz();break;case 4:now->ls();break;case 5:now->tree();break;case 6:{bool success = false;while (!success && !cmdList.empty()){Command* lastcmd = cmdList.back();cmdList.pop_back();if (lastcmd->type == 0)//mkdir{Node* returnnode = now->rm(lastcmd->arg);if (returnnode != NULL){success = true;break;}}else if (lastcmd->type == 1)//rm{success = now->addChild(lastcmd->lastOperation);break;}else if (lastcmd->type == 2)//cd{now = lastcmd->lastOperation;success = true;break;}}if (success) cout << "OK" << endl;else cout << "ERR" << endl;}}}}return 0;
}