[LeetCode] 每日一题 1472. 设计浏览器历史记录

题目链接

https://leetcode.cn/problems/design-browser-history

题目描述

你有一个只支持单个标签页的 浏览器 ，最开始你浏览的网页是 homepage ，你可以访问其他的网站 url ，也可以在浏览历史中后退 steps 步或前进 steps 步。

请你实现 BrowserHistory 类：

• BrowserHistory(string homepage) ，用 homepage 初始化浏览器类。

• void visit(string url) 从当前页跳转访问 url 对应的页面  。执行此操作会把浏览历史前进的记录全部删除。

• string back(int steps) 在浏览历史中后退 steps 步。如果你只能在浏览历史中后退至多 x 步且 steps > x ，那么你只后退 x 步。请返回后退 至多 steps 步以后的 url 。

• string forward(int steps) 在浏览历史中前进 steps 步。如果你只能在浏览历史中前进至多 x 步且 steps > x ，那么你只前进 x 步。请返回前进 至多 steps步以后的 url 。

示例输入

示例

输入：
["BrowserHistory","visit","visit","visit","back","back","forward","visit","forward","back","back"]
[["leetcode.com"],["google.com"],["facebook.com"],["youtube.com"],[1],[1],[1],["linkedin.com"],[2],[2],[7]]
输出：
[null,null,null,null,"facebook.com","google.com","facebook.com",null,"linkedin.com","google.com","leetcode.com"]

解释：
BrowserHistory browserHistory = new BrowserHistory("leetcode.com");
browserHistory.visit("google.com");       // 你原本在浏览 "leetcode.com" 。访问 "google.com"
browserHistory.visit("facebook.com");     // 你原本在浏览 "google.com" 。访问 "facebook.com"
browserHistory.visit("youtube.com");      // 你原本在浏览 "facebook.com" 。访问 "youtube.com"
browserHistory.back(1);                   // 你原本在浏览 "youtube.com" ，后退到 "facebook.com" 并返回 "facebook.com"
browserHistory.back(1);                   // 你原本在浏览 "facebook.com" ，后退到 "google.com" 并返回 "google.com"
browserHistory.forward(1);                // 你原本在浏览 "google.com" ，前进到 "facebook.com" 并返回 "facebook.com"
browserHistory.visit("linkedin.com");     // 你原本在浏览 "facebook.com" 。 访问 "linkedin.com"
browserHistory.forward(2);                // 你原本在浏览 "linkedin.com" ，你无法前进任何步数。
browserHistory.back(2);                   // 你原本在浏览 "linkedin.com" ，后退两步依次先到 "facebook.com" ，然后到 "google.com" ，并返回 "google.com"
browserHistory.back(7);                   // 你原本在浏览 "google.com"， 你只能后退一步到 "leetcode.com" ，并返回 "leetcode.com"

提示

• 1 <= homepage.length <= 20

• 1 <= url.length <= 20

• 1 <= steps <= 100

• homepage 和 url 都只包含 '.' 或者小写英文字母。

• 最多调用 5000 次 visit， back 和 forward 函数。

解题思路

最开始我的思路是通过维护一个双向链表来实现浏览器历史记录，这样在进行前进和后退时可以方便地操作。不过，经过测试，我发现这种方法的效率较低，特别是在执行 forward 和 back 操作时，时间复杂度是 O(n)，因为需要遍历链表。而对于本题而言，使用链表虽然在某些场景下有优势，但在这个特定问题中，数组的实现反而能提供更高的效率

于是，我改用数组（在 Java 中使用 ArrayList）来存储历史记录。每次访问新的 URL 时，我们会根据当前页面的位置更新历史记录，并确保删除未来的历史记录。对于 back 和 forward 操作，只需要简单地调整当前位置索引，不需要遍历历史记录。这样做的时间复杂度就降到了 O(1)，显著提高了性能
注意：这里使用的是动态数组，动态扩容的时候会有额外的消耗，但是在当前需求中相对来说需要扩容的次数并不多，以题目限定的数据量，其实甚至可以考虑直接初始化一个定长数组

代码实现

class BrowserHistory {
    List<String> history;
    int cur = 0;
    int valid = 0;

    public BrowserHistory(String homepage) {
        history = new ArrayList<>();
        history.add(homepage);
    }

    public void visit(String url) {
        if (cur == history.size() - 1) {
            history.add(url);
        } else {
            history.set(cur + 1, url);
        }
        cur++;
        valid = cur;
    }

    public String back(int steps) {
        cur = Math.max(cur - steps, 0);
        return history.get(cur);
    }

    public String forward(int steps) {
        cur = Math.min(cur + steps, valid);
        return history.get(cur);
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：

  • visit 方法的时间复杂度是 O(1)，因为我们只是更新当前页面的历史记录，并在需要时扩展数组

  • back 和 forward 方法的时间复杂度也是 O(1)，我们仅仅调整当前页面的位置，不需要遍历历史记录

总结

本题设计了一个简单的浏览器历史记录管理系统。在初步考虑使用双向链表实现后，经过优化，我们改用了数组来存储历史记录。通过维护一个 cur 指针来跟踪当前页面，并在访问历史记录时直接通过数组索引操作，实现了所有操作的 O(1) 时间复杂度。这个问题的关键在于根据场景选择合适的数据结构，数组在本题中显然更具优势

希望这篇分享能为你带来启发！如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言，与我共同交流探讨。