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1993. 树上的操作

给你一棵 n 个节点的树，编号从 0 到 n - 1 ，以父节点数组 parent 的形式给出，其中 parent[i] 是第 i 个节点的父节点。树的根节点为 0 号节点，所以 parent[0] = -1 ，因为它没有父节点。你想要设计一个数据结构实现树里面对节点的加锁，解锁和升级操作。

数据结构需要支持如下函数：

• **Lock：**指定用户给指定节点 上锁 ，上锁后其他用户将无法给同一节点上锁。只有当节点处于未上锁的状态下，才能进行上锁操作。
• **Unlock：**指定用户给指定节点 解锁 ，只有当指定节点当前正被指定用户锁住时，才能执行该解锁操作。
• **Upgrade：**指定用户给指定节点 上锁 ，并且将该节点的所有子孙节点 解锁 。只有如下 3 个条件 全部 满足时才能执行升级操作：
  • 指定节点当前状态为未上锁。
  • 指定节点至少有一个上锁状态的子孙节点（可以是 任意 用户上锁的）。
  • 指定节点没有任何上锁的祖先节点。

请你实现 LockingTree 类：

• LockingTree(int[] parent) 用父节点数组初始化数据结构。
• lock(int num, int user) 如果 id 为 user 的用户可以给节点 num 上锁，那么返回 true ，否则返回 false 。如果可以执行此操作，节点 num 会被 id 为 user 的用户 上锁 。
• unlock(int num, int user) 如果 id 为 user 的用户可以给节点 num 解锁，那么返回 true ，否则返回 false 。如果可以执行此操作，节点 num 变为 未上锁 状态。
• upgrade(int num, int user) 如果 id 为 user 的用户可以给节点 num 升级，那么返回 true ，否则返回 false 。如果可以执行此操作，节点 num 会被 升级 。

示例 1:

输入:
["LockingTree", "lock", "unlock", "unlock", "lock", "upgrade", "lock"]
[[[-1, 0, 0, 1, 1, 2, 2]], [2, 2], [2, 3], [2, 2], [4, 5], [0, 1], [0, 1]]
输出:
[null, true, false, true, true, true, false]
解释:
LockingTree lockingTree = new LockingTree([-1, 0, 0, 1, 1, 2, 2]);
lockingTree.lock(2, 2);    // 返回 true ，因为节点 2 未上锁。
                           // 节点 2 被用户 2 上锁。
lockingTree.unlock(2, 3);  // 返回 false ，因为用户 3 无法解锁被用户 2 上锁的节点。
lockingTree.unlock(2, 2);  // 返回 true ，因为节点 2 之前被用户 2 上锁。
                           // 节点 2 现在变为未上锁状态。
lockingTree.lock(4, 5);    // 返回 true ，因为节点 4 未上锁。
                           // 节点 4 被用户 5 上锁。
lockingTree.upgrade(0, 1); // 返回 true ，因为节点 0 未上锁且至少有一个被上锁的子孙节点（节点 4）。
                           // 节点 0 被用户 1 上锁，节点 4 变为未上锁。
lockingTree.lock(0, 1);    // 返回 false ，因为节点 0 已经被上锁了。

提示:

• n == parent.length
• 2 <= n <= 2000
• 对于 i != 0 ，满足 0 <= parent[i] <= n - 1
• parent[0] == -1
• 0 <= num <= n - 1
• 1 <= user <= 104
• parent 表示一棵合法的树。
• lock ，unlock 和 upgrade 的调用 总共 不超过 2000 次。

题解 (Rust)

1. 题解

struct LockingTree {
    parent: Vec<i32>,
    children: Vec<Vec<i32>>,
    locked: Vec<i32>,
}

/**
 * `&self` means the method takes an immutable reference.
 * If you need a mutable reference, change it to `&mut self` instead.
 */
impl LockingTree {
    fn new(parent: Vec<i32>) -> Self {
        let n = parent.len();
        let mut children = vec![vec![]; n];

        for i in 1..n {
            children[parent[i] as usize].push(i as i32);
        }

        Self {
            parent: parent,
            children: children,
            locked: vec![-1; n],
        }
    }

    fn lock(&mut self, num: i32, user: i32) -> bool {
        if self.locked[num as usize] == -1 {
            self.locked[num as usize] = user;

            true
        } else {
            false
        }
    }

    fn unlock(&mut self, num: i32, user: i32) -> bool {
        if self.locked[num as usize] == user {
            self.locked[num as usize] = -1;

            true
        } else {
            false
        }
    }

    fn upgrade(&mut self, num: i32, user: i32) -> bool {
        let mut curr = num;
        let mut nodes = self.children[num as usize].clone();
        let mut locked_descendants = vec![];

        while curr != -1 {
            if self.locked[curr as usize] != -1 {
                return false;
            }

            curr = self.parent[curr as usize];
        }

        while let Some(node) = nodes.pop() {
            nodes.append(&mut self.children[node as usize].clone());

            if self.locked[node as usize] != -1 {
                locked_descendants.push(node as usize);
            }
        }

        if !locked_descendants.is_empty() {
            self.lock(num, user);
            for node in locked_descendants {
                self.locked[node] = -1;
            }

            true
        } else {
            false
        }
    }
}

/**
 * Your LockingTree object will be instantiated and called as such:
 * let obj = LockingTree::new(parent);
 * let ret_1: bool = obj.lock(num, user);
 * let ret_2: bool = obj.unlock(num, user);
 * let ret_3: bool = obj.upgrade(num, user);
 */