门| GATE CS 1997 |第67章

该题是GATE CS 1997年的题目，出现在第67章。这道题目主要考察了程序员的基本能力，包括数据结构，算法以及面向对象程序设计等方面。

问题描述

一个大公司有3000名员工，每个员工有唯一的员工编号。每个员工都有一个直接领导，除了老板，老板的编号为0。公司的员工被组织成一个树形结构，每个员工的领导是它的父节点。每个员工都有一个特定的职位等级，在公司中，任何职位等级的员工都可能有多个。

设计一个数据结构和相应的算法，以提供以下查询操作：给定一个员工编号和一个职位等级，找到该员工在职位等级下的最靠近他的上级。如果给定的员工在该职位等级下没有直接上级，则返回0。该算法的时间复杂度必须低于O(N)，其中N为公司中员工的总数。

解题思路

针对该问题，我们可以使用HashMap构建一个树形结构。对于每个员工，我们可以将其信息加入到HashMap中，并将其直接领导的编号保存起来。这样，在查找员工信息时，我们只需要在HashMap中进行查找即可。

在查找员工最靠近他的上级时，我们可以利用BFS遍历整个树形结构，从员工节点开始向父节点遍历。在遍历时，我们需要记录当前所在的职位等级，并更新最靠近他的上级。如果遍历的过程中，遇到了所需要的职位等级，就将当前员工保存起来，并继续向上遍历。这样，我们最后就可以得到该员工在职位等级下最靠近他的上级。

实现方式

数据结构

我们可以使用一个HashMap来存储员工的信息。每个键值对代表一个员工，其中key为员工编号，value为该员工的信息，包括直接领导的编号，职位等级等。

HashMap<Integer, Employee> employees = new HashMap<>();

Employee的定义如下：

class Employee {
    int empNo;
    int level;
    int supervisor;
}

算法实现

实现算法的时候，我们可以使用一个队列来实现BFS遍历树形结构。具体实现详见下方代码片段：

public int findSupervisor(int empNo, int level) {
    Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    Set<Integer> visited = new HashSet<>();
    queue.offer(empNo);
    visited.add(empNo);

    int supervisor = 0;
    int currLvl = 0;

    while(!queue.isEmpty()) {
        int size = queue.size();
        for(int i = 0; i < size; i++) {
            int emp = queue.poll();
            if(employees.get(emp).level == level) {
                supervisor = employees.get(emp).supervisor;
                continue;
            }
            if(employees.get(emp).level > currLvl) {
                currLvl = employees.get(emp).level;
                supervisor = employees.get(emp).supervisor;
            }
            if(employees.get(emp).supervisor == 0) continue;
            if(!visited.contains(employees.get(emp).supervisor)) {
                queue.offer(employees.get(emp).supervisor);
                visited.add(employees.get(emp).supervisor);
            }
        }
    }

    return supervisor;
}

总结

本题主要考察了程序员的数据结构，算法以及面向对象程序设计等方面的能力。通过实现数据结构和算法，我们可以在低于O(N)的时间复杂度内完成需要的操作。在实际工作中，程序员需要具备良好的编码习惯和面向对象编程思维，才能更好地完成类似的问题。