[LeetCode/LintCode] Design Twitter/Mini Twitter

Design Twitter

Note

建立两个HashMap，一个存user，一个存tweets。以及整型的时间戳timestamp。
user的k-v pair是userId-follower_set，tweets的k-v pair是userId-tweets_linkedlist，tweets属于Tweet类，包含time和id两个参数。

postTweet(userId, tweetId): 

首先，对于发推的主体，user，要存放在userMap中，而且user要follow自己，所以，userMap.get(userId).add(userId);
然后，在tweets中找到key值userId，将该用户所有推特内容放入值域的哈希表中。

getNewsFeed(userId):

首先建立按时间戳从大到小排列的PriorityQueue，找到userMap中的userId，filter出其中在tweet中存在的follower，把每一个follower的推特链表放入PriorityQueue，再从PriorityQueue中取头十条推特的id放入结果数组。

follow(followerId, followeeId):

将followeeId加入userMap中的followerId键值。

unfollow(followId, followeeId):

将followeeId从userMap中的followerId键值里删除。

Solution

public class Twitter {
    Map<Integer, Set<Integer>> userMap = new HashMap<>();
    Map<Integer, LinkedList<Tweet>> tweets = new HashMap<>();
    int timestamp = 0;
    class Tweet {
        int time;
        int id;
        Tweet(int time, int id) {
            this.time = time;
            this.id = id;
        }
    }
    public void postTweet(int userId, int tweetId) {
        if (!userMap.containsKey(userId)) userMap.put(userId, new HashSet<>());
        userMap.get(userId).add(userId);
        if (!tweets.containsKey(userId)) tweets.put(userId, new LinkedList<>());
        tweets.get(userId).addFirst(new Tweet(timestamp++, tweetId));
    }
    public List<Integer> getNewsFeed(int userId) {
        if (!userMap.containsKey(userId)) return new LinkedList<>();
        PriorityQueue<Tweet> feed = new PriorityQueue<>((t1, t2) -> t2.time-t1.time);
        userMap.get(userId).stream().filter(f -> tweets.containsKey(f))
        .forEach(f -> tweets.get(f).forEach(feed::add));
        List<Integer> res = new LinkedList<>();
        while (feed.size() > 0 && res.size() < 10) res.add(feed.poll().id);
        return res;
    }
    public void follow(int followerId, int followeeId) {
        if (!userMap.containsKey(followerId)) userMap.put(followerId, new HashSet<>());
        userMap.get(followerId).add(followeeId);
    }
    public void unfollow(int followerId, int followeeId) {
        if (userMap.containsKey(followerId) && followeeId != followerId) userMap.get(followerId).remove(followeeId);        
    }
}

Mini Twitter

Problem

Implement a simple twitter. Support the following method:

postTweet(user_id, tweet_text). Post a tweet.
getTimeline(user_id). Get the given user's most recently 10 tweets posted by himself, order by timestamp from most recent to least recent.
getNewsFeed(user_id). Get the given user's most recently 10 tweets in his news feed (posted by his friends and himself). Order by timestamp from most recent to least recent.
follow(from_user_id, to_user_id). from_user_id followed to_user_id.
unfollow(from_user_id, to_user_id). from_user_id unfollowed to to_user_id.

Example

postTweet(1, "LintCode is Good!!!")
-->> 1
getNewsFeed(1)
-->> [1]
getTimeline(1)
-->> [1]
follow(2, 1)
getNewsFeed(2)
-->> [1]
unfollow(2, 1)
getNewsFeed(2)
-->> []

Note

设计一个mini Twitter，刚放出来的几道系统设计题里，这道题才算是关于设计的题目。
要实现这么五个功能：

发推：需要用户ID，推特内容，该推特的时间戳；
时间线：需要用户ID，该用户的推特集，每条推特的时间戳，比较器；
新鲜事：需要用户ID，好友ID集合，选定用户群（用户ID和所有好友ID）的推特集（选定用户的推特集，时间戳），比较器；
关注：需要用户ID，被关注用户ID，好友ID集合；
取关：需要用户ID，被关注用户ID，好友ID集合；

以上，根据功能的要求，确定相关变量。然后选择适当的数据结构:

已经给出的：Tweet(user_id, text, id, create())，
没有给出但是需要的：时间戳order，带时间戳的推特Node，推特集，所有推特集users_tweets，好友集friends，整个系统MiniTwitter，

然后，分析一下具体对象之间的逻辑关系：

Node: 包含Tweet和order，构造Node类；
users_tweets: 包含user_id，和对应id的推特集List<Node>，使用Map<Integer, List<Node>>的数据结构；
friends: 包含user_id，每个id对应一个好友集Map<Integer, Boolean>(即Map<user-id, isFriend>())，使用Map<Integer, Map<Integer, Boolean>>的数据结构。

这样就很清楚了，我们需要建立一个包含Tweet和Order的Node类，同时声明两个全局变量users_tweets和friends。

然后考虑要求实现的功能。
发推，要用给出的Tweet.create(user_id, tweet_text)函数，然后将集成Tweet和order的Node和对应的user_id放入users_tweets；
时间线，需要从users_tweets中按照Order取出对应user_id的后10个Node，再取出Node.tweet放入结果数组List<Tweet>，注意tweet的大小写；
新鲜事，需要查看user_id的好友列表，将包括自己的每个人的后10个Node放入List<Node> temp，再对temp中所有Node进行排序，取出前10个Node。这里发现order不是对应于单个user_id的，而是对应users_tweets中的所有Node。
所以，order也要声明为全局变量。
继续，关注好友，添加或查找from_user_id作为friends中的key值，然后对这个key值对应的value，也就是Map<Integer, Boolean>，添加to_user_id和true的pair。
取关好友，和关注好友相同的操作，先从friend中get的from_user_id的key值，再remove对应Map中to_user_id的pair即可。

下面讨论以上功能实现需要增加的细节。首先，取出前十个Node，取出后十个Node，需要建立两个函数getFirstTen()和getLastTen()，对List<Node> temp进行操作。由于取出子数组的顺序依然相对不变，temp.subList(start, end)返回的十个Node需要被从大到小排序，以满足most recent的要求（order从大到小），我们需要构造新的Comparator SortByOrder，对Node类型的数组排序。注意在Comparator的实现上，return 1代表需要交换，return -1代表不需要交换。

最后，在功能函数的前面，进行MiniTweeter()的初始化。
结束~

Solution

public class MiniTwitter {
    class Node {
        public int order;
        public Tweet tweet;
        public Node(int order, Tweet tweet) {
            this.order = order;
            this.tweet = tweet;
        }
    }

    class SortByOrder implements Comparator {     
        public int compare(Object obj1,Object obj2) {     
            Node node1 = (Node) obj1;     
            Node node2 = (Node) obj2;     
            if (node1.order < node2.order)
                return 1;
            else
                return -1;
        }
    }     

    private Map<Integer, Map<Integer, Boolean>> friends;
    private Map<Integer, List<Node>> users_tweets;
    private int order;
    
    public List<Node> getLastTen(List<Node> temp) {
        int last = 10;
        if (temp.size() < 10)
            last = temp.size();
        return temp.subList(temp.size() - last, temp.size());
    }

    public List<Node> getFirstTen(List<Node> temp) {
        int last = 10;
        if (temp.size() < 10)
            last = temp.size();
        return temp.subList(0, last);
    }

    public MiniTwitter() {
        // initialize your data structure here.
        this.friends = new HashMap<Integer, Map<Integer, Boolean>>();
        this.users_tweets = new HashMap<Integer, List<Node>>();
        this.order = 0;
    }

    // @param user_id an integer
    // @param tweet a string
    // return a tweet
    public Tweet postTweet(int user_id, String text) {
        Tweet tweet = Tweet.create(user_id, text);
        if (!users_tweets.containsKey(user_id))
            users_tweets.put(user_id, new ArrayList<Node>());
        order += 1;
        users_tweets.get(user_id).add(new Node(order, tweet));
        return tweet;
    }

    // @param user_id an integer
    // return a list of 10 new feeds recently
    // and sort by timeline
    public List<Tweet> getNewsFeed(int user_id) {
        List<Node> temp = new ArrayList<Node>();
        if (users_tweets.containsKey(user_id))
            temp.addAll(getLastTen(users_tweets.get(user_id)));
        if (friends.containsKey(user_id)) {
            for (Map.Entry<Integer, Boolean> entry : friends.get(user_id).entrySet()) {
                int user = entry.getKey();
                if (users_tweets.containsKey(user))
                    temp.addAll(getLastTen(users_tweets.get(user)));
            }
        }
        Collections.sort(temp, new SortByOrder());
        List<Tweet> res = new ArrayList<Tweet>();
        temp = getFirstTen(temp);
        for (Node node : temp) {
            res.add(node.tweet);
        }
        return res;
    }
        
    // @param user_id an integer
    // return a list of 10 new posts recently
    // and sort by timeline
    public List<Tweet>  getTimeline(int user_id) {
        List<Node> temp = new ArrayList<Node>();
        if (users_tweets.containsKey(user_id))
            temp.addAll(getLastTen(users_tweets.get(user_id)));
        Collections.sort(temp, new SortByOrder());
        List<Tweet> res = new ArrayList<Tweet>();
        temp = getFirstTen(temp);
        for (Node node : temp)
            res.add(node.tweet);
        return res;
    }

    // @param from_user_id an integer
    // @param to_user_id an integer
    // from user_id follows to_user_id
    public void follow(int from_user_id, int to_user_id) {
        if (!friends.containsKey(from_user_id))
            friends.put(from_user_id, new HashMap<Integer, Boolean>());
        friends.get(from_user_id).put(to_user_id, true);
    }

    // @param from_user_id an integer
    // @param to_user_id an integer
    // from user_id unfollows to_user_id
    public void unfollow(int from_user_id, int to_user_id) {
        if (friends.containsKey(from_user_id))
            friends.get(from_user_id).remove(to_user_id);
    }
}