最近我们团队在面试中遇到了这道题,许多人第一眼看到后可能会觉得只是一个普通的栈操作,甚至开玩笑说谷歌是不是“放水”了。但事实真的如此吗?如果深入分析,这道题不仅涉及基本的数据结构,还在考察算法优化思维和高效数据处理能力,其深度远超表面上的简单。
面试正式开始后,面试官首先介绍了当天的题目,并解释了任务要求。
Enhanced Stack
push(x)
:x
is an integer, pushed onto the stack.pop()
: Remove the most frequent element. If multiple elements have the same frequency, remove the one closest to the top.
候选人听完后,CSOAHelp 立即提供思路,候选人随即复述:这道题不只是简单的栈操作,而是一个涉及频率统计和栈结构结合的问题。
CSOAHelp 提示:
- 需要一个主栈存储元素的顺序,同时使用哈希表记录每个元素的出现次数。
- 由于
pop()
需要弹出频率最高的元素,我们可以用分组栈按频率分层存储数据,方便快速找到要弹出的元素。 push(x)
时,先更新哈希表,然后将x
放入对应频率的分组栈中。pop()
时,从最高频率的分组栈中取出元素,并更新哈希表。
候选人按照 CSOAHelp 提供的逻辑,完整复述了解决方案,并向面试官讲解了设计思路。
面试官继续追问:这个数据结构的时间复杂度是多少?
CSOAHelp 提示:
push()
的时间复杂度是 O(1),因为所有操作都是常数时间完成的。pop()
也是 O(1),因为直接从最高频率的分组栈中取出元素,不需要额外遍历。
候选人复述:由于使用了哈希表存储频率,同时使用按频率分层的栈,因此所有操作都是 O(1),不会产生额外的遍历操作。
面试官追问:如果要扩展这个数据结构,比如支持删除任意元素,该怎么做?
CSOAHelp 提示:
- 需要额外维护一个反向索引,记录元素在分组栈中的具体位置,以便快速找到并移除。
pop()
需要保持最高频元素的顺序,因此可以使用惰性删除机制,在pop()
过程中处理已删除的无效元素。
候选人复述:如果要支持 remove(x)
操作,我们可以使用哈希表记录 x
在分组栈中的位置,同时维护一个惰性删除机制,在 pop()
时检查是否有标记删除的元素,确保正确性。
面试官表示认可,并进一步问道:在实际应用中,这种数据结构可以用在哪些场景?
CSOAHelp 提示:
- 频繁查询热门元素的场景,如社交媒体的热度排序、缓存系统中的热点数据管理。
- 需要保证栈结构特性的同时,按特定频率进行操作的应用,如操作系统的任务调度。
候选人复述:这种数据结构适用于需要频繁获取最高频元素的场景,比如社交平台的热门帖子推荐,或者操作系统的任务管理中优先处理高频任务。
面试官对回答表示满意,认可候选人在 CSOAHelp 的指导下表现出的清晰思路和精准回答。
谷歌这道题真的很简单吗?对于刷题大神来说或许是送分题,但对于大多数面试者来说,能高效解出并回答后续追问,仍然需要扎实的基础和良好的思维逻辑。你怎么看?
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