Read N Characters Given Read4 I

The API: int read4(char *buf) reads 4 characters at a time from a file.

The return value is the actual number of characters read. For example, it returns 3 if there is only 3 characters left in the file.

By using the read4 API, implement the function int read(char *buf, int n) that reads n characters from the file.

Note: The read function may be called multiple times.

临时数组法

复杂度

时间 O(N) 空间 O(1)

思路

用一个临时数组，存放每次read4读到字符，再用一个指针标记buf数组目前存储到的位置，然后将这个临时数组的内容存到buf相应的位置就行了。这里需要注意两个corner case：

1. 如果本次读到多个字符，但是我们只需要其中一部分就能完成读取任务时，我们要拷贝的长度是本次读到的个数和剩余所需个数中较小的

2. 如果read4没有读满4个，说明数据已经读完，这时候对于读到的数据长度，因为也可能存在我们只需要其中一部分的情况，所以要返回总所需长度和目前已经读到的长度的较小的

代码

public class Solution extends Reader4 {
    public int read(char[] buf, int n) {
        for(int i = 0; i < n; i += 4){
            char[] tmp = new char[4];
            // 将数据读入临时数组
            int len = read4(tmp);
            // 将临时数组拷贝至buf数组，这里拷贝的长度是本次读到的个数和剩余所需个数中较小的
            System.arraycopy(tmp, 0, buf, i, Math.min(len, n - i));
            // 如果读不满4个，说明已经读完了，返回总所需长度和目前已经读到的长度的较小的
            if(len < 4) return Math.min(i + len, n);
        }
        // 如果循环内没有返回，说明读取的字符是4的倍数
        return n;
    }
}

Read N Characters Given Read4 II – Call multiple times

The API: int read4(char *buf) reads 4 characters at a time from a file.

The return value is the actual number of characters read. For example, it returns 3 if there is only 3 characters left in the file.

By using the read4 API, implement the function int read(char *buf, int n) that reads n characters from the file.

Note: The read function may be called multiple times.

队列法

复杂度

时间 O(N) 空间 O(1)

思路

因为要调用多次，这里又多了一些corner case：

1. 第一次调用时，如果read4读出的多余字符我们要先将其暂存起来，这样第二次调用时先读取这些暂存的字符

2. 第二次调用时，如果连暂存字符都没读完，那么这些暂存字符还得留给第三次调用时使用

所以，难点就在于怎么处理这个暂存字符。因为用数组和指针控制对第二种情况比较麻烦，且这些字符满足先进先出，所以我们可以用一个队列暂存这些字符。这样，只要队列不为空，就先读取队列。

代码

public class Solution extends Reader4 {
    Queue<Character> remain = new LinkedList<Character>();
    
    public int read(char[] buf, int n) {
        int i = 0;
        // 队列不为空时，先读取队列中的暂存字符
        while(i < n && !remain.isEmpty()){
            buf[i] = remain.poll();
            i++;
        }
        for(; i < n; i += 4){
            char[] tmp = new char[4];
            int len = read4(tmp);
            // 如果读到字符多于我们需要的字符，需要暂存这些多余字符
            if(len > n - i){
                System.arraycopy(tmp, 0, buf, i, n - i);
                // 把多余的字符存入队列中
                for(int j = n - i; j < len; j++){
                    remain.offer(tmp[j]);
                }
            // 如果读到的字符少于我们需要的字符，直接拷贝
            } else {
                System.arraycopy(tmp, 0, buf, i, len);
            }
            // 同样的，如果读不满4个，说明数据已经读完，返回总所需长度和目前已经读到的长度的较小的
            if(len < 4) return Math.min(i + len, n);
        }
        // 如果到这里，说明都是完美读取，直接返回n
        return n;
    }
}