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设计一个验证系统

你需要设计一个包含验证码的验证系统。每一次验证中,用户会收到一个新的验证码,这个验证码在 currentTime 时刻之后 timeToLive 秒过期。如果验证码被更新了,那么它会在 currentTime (可能与之前的 currentTime 不同)时刻延长 timeToLive 秒。 请你实…

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当前训练重点

中等 · 链表指针操作

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答案摘要

我们可以简单维护一个哈希表 ,键为 `tokenId`,值为过期时间。 - `generate` 操作时,将 `tokenId` 作为键,`currentTime + timeToLive` 作为值存入哈希表 中。

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题目描述

你需要设计一个包含验证码的验证系统。每一次验证中,用户会收到一个新的验证码,这个验证码在 currentTime 时刻之后 timeToLive 秒过期。如果验证码被更新了,那么它会在 currentTime (可能与之前的 currentTime 不同)时刻延长 timeToLive 秒。

请你实现 AuthenticationManager 类:

  • AuthenticationManager(int timeToLive) 构造 AuthenticationManager 并设置 timeToLive 参数。
  • generate(string tokenId, int currentTime) 给定 tokenId ,在当前时间 currentTime 生成一个新的验证码。
  • renew(string tokenId, int currentTime) 将给定 tokenId 且 未过期 的验证码在 currentTime 时刻更新。如果给定 tokenId 对应的验证码不存在或已过期,请你忽略该操作,不会有任何更新操作发生。
  • countUnexpiredTokens(int currentTime) 请返回在给定 currentTime 时刻,未过期 的验证码数目。

如果一个验证码在时刻 t 过期,且另一个操作恰好在时刻 t 发生(renew 或者 countUnexpiredTokens 操作),过期事件 优先于 其他操作。

 

示例 1:

输入:
["AuthenticationManager", "renew", "generate", "countUnexpiredTokens", "generate", "renew", "renew", "countUnexpiredTokens"]
[[5], ["aaa", 1], ["aaa", 2], [6], ["bbb", 7], ["aaa", 8], ["bbb", 10], [15]]
输出:
[null, null, null, 1, null, null, null, 0]

解释:
AuthenticationManager authenticationManager = new AuthenticationManager(5); // 构造 AuthenticationManager ,设置 timeToLive = 5 秒。
authenticationManager.renew("aaa", 1); // 时刻 1 时,没有验证码的 tokenId 为 "aaa" ,没有验证码被更新。
authenticationManager.generate("aaa", 2); // 时刻 2 时,生成一个 tokenId 为 "aaa" 的新验证码。
authenticationManager.countUnexpiredTokens(6); // 时刻 6 时,只有 tokenId 为 "aaa" 的验证码未过期,所以返回 1 。
authenticationManager.generate("bbb", 7); // 时刻 7 时,生成一个 tokenId 为 "bbb" 的新验证码。
authenticationManager.renew("aaa", 8); // tokenId 为 "aaa" 的验证码在时刻 7 过期,且 8 >= 7 ,所以时刻 8 的renew 操作被忽略,没有验证码被更新。
authenticationManager.renew("bbb", 10); // tokenId 为 "bbb" 的验证码在时刻 10 没有过期,所以 renew 操作会执行,该 token 将在时刻 15 过期。
authenticationManager.countUnexpiredTokens(15); // tokenId 为 "bbb" 的验证码在时刻 15 过期,tokenId 为 "aaa" 的验证码在时刻 7 过期,所有验证码均已过期,所以返回 0 。

 

提示:

  • 1 <= timeToLive <= 108
  • 1 <= currentTime <= 108
  • 1 <= tokenId.length <= 5
  • tokenId 只包含小写英文字母。
  • 所有 generate 函数的调用都会包含独一无二的 tokenId 值。
  • 所有函数调用中,currentTime 的值 严格递增 。
  • 所有函数的调用次数总共不超过 2000 次。
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解题思路

方法一:哈希表

我们可以简单维护一个哈希表 dd,键为 tokenId,值为过期时间。

  • generate 操作时,将 tokenId 作为键,currentTime + timeToLive 作为值存入哈希表 dd 中。
  • renew 操作时,如果 tokenId 不在哈希表 dd 中,或者 currentTime >= d[tokenId],则忽略该操作;否则,更新 d[tokenId]currentTime + timeToLive
  • countUnexpiredTokens 操作时,遍历哈希表 dd,统计未过期的 tokenId 个数。

时间复杂度方面,generaterenew 操作的时间复杂度均为 O(1)O(1)countUnexpiredTokens 操作的时间复杂度为 O(n)O(n),其中 nn 为哈希表 dd 的键值对个数。

空间复杂度为 O(n)O(n),其中 nn 为哈希表 dd 的键值对个数。

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class AuthenticationManager:
    def __init__(self, timeToLive: int):
        self.t = timeToLive
        self.d = defaultdict(int)

    def generate(self, tokenId: str, currentTime: int) -> None:
        self.d[tokenId] = currentTime + self.t

    def renew(self, tokenId: str, currentTime: int) -> None:
        if self.d[tokenId] <= currentTime:
            return
        self.d[tokenId] = currentTime + self.t

    def countUnexpiredTokens(self, currentTime: int) -> int:
        return sum(exp > currentTime for exp in self.d.values())


# Your AuthenticationManager object will be instantiated and called as such:
# obj = AuthenticationManager(timeToLive)
# obj.generate(tokenId,currentTime)
# obj.renew(tokenId,currentTime)
# param_3 = obj.countUnexpiredTokens(currentTime)
speed

复杂度分析

指标
时间complexity depends on how efficiently expired tokens are removed during generate, renew, and count operations, typically O(1) for hash map access and O(1) pointer updates in a doubly-linked list. Space complexity is O(n), proportional to the number of active tokens stored in the map and linked list.
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    Are you tracking expiry times efficiently for all operations?

  • question_mark

    Can you remove expired tokens without scanning the entire data structure?

  • question_mark

    How does your pointer manipulation prevent stale token counts?

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Failing to remove expired tokens before renew or count operations, leading to incorrect results.

  • error

    Using only a hash map without ordering by expiry, resulting in inefficient countUnexpiredTokens operations.

  • error

    Incorrectly updating linked-list pointers during renew, leaving dangling nodes and inaccurate token state.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
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    Change the system to allow multiple tokens per user, requiring additional mapping from userId to token nodes.

  • arrow_right_alt

    Implement the system using a min-heap instead of a linked list for ordered expiration.

  • arrow_right_alt

    Support bulk renewal of all tokens before a given currentTime, requiring batch pointer updates.

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常见问题

外企场景

设计一个验证系统题解:链表指针操作 | LeetCode #1797 中等