1195_交替打印字符串

难度：中等

题目

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序，但是：

  • 如果这个数字可以被 3 整除，输出 “fizz”。
  • 如果这个数字可以被 5 整除，输出 “buzz”。
  • 如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除，输出 “fizzbuzz”。

例如，当 n = 15，输出： 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类：

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class FizzBuzz {
  public FizzBuzz(int n) { ... }               // constructor
  public void fizz(printFizz) { ... }          // only output "fizz"
  public void buzz(printBuzz) { ... }          // only output "buzz"
  public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { ... }  // only output "fizzbuzz"
  public void number(printNumber) { ... }      // only output the numbers
}

请你实现一个有四个线程的多线程版 FizzBuzz， 同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用：

  1. 线程A将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除，如果可以，则输出 fizz。
  2. 线程B将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除，如果可以，则输出 buzz。
  3. 线程C将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除，如果可以，则输出 fizzbuzz。
  4. 线程D将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

提示

本题已经提供了打印字符串的相关方法，如 printFizz() 等，具体方法名请参考答题模板中的注释部分

解题

本题与 1116 类似，使用 4 个信号量来对输出进行控制，分别是打印 fizz，打印 buzz，打印 fizzbuzz 和打印数字。每个线程都从 1 到 n 进行遍历，以 number 为主进行输出，符合哪个条件，就释放哪个信号量，各线程执行一次之后，释放信号量给 number 让它继续遍历。

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class FizzBuzz {
    private int n;
    private Semaphore number;
    private Semaphore fizz;
    private Semaphore buzz;
    private Semaphore fizzbuzz;

    public FizzBuzz(int n) {
        this.n = n;
        this.number = new Semaphore(1);
        this.fizz = new Semaphore(0);
        this.buzz = new Semaphore(0);
        this.fizzbuzz = new Semaphore(0);
    }

    // printFizz.run() outputs "fizz".
    public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
        for (int i=1; i<=n; i++){
            if (i%3==0 && i%5!=0){
                fizz.acquire();
                printFizz.run();
                number.release();
            }
        }
    }

    // printBuzz.run() outputs "buzz".
    public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
        for (int i=1; i<=n; i++){
            if (i%3!=0 && i%5==0){
                buzz.acquire();
                printBuzz.run();
                number.release();
            }
        }
    }

    // printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
    public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
        for (int i=1; i<=n; i++){
            if (i%3==0 && i%5==0){
                fizzbuzz.acquire();
                printFizzBuzz.run();
                number.release();
            }
        }

    }

    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for (int i=1; i<=n; i++){
            if (i%3!=0&&i%5!=0){
                printNumber.accept(i);
                number.release();
            } else if (i%3 == 0 && i%5 != 0){
                fizz.release();
            } else if (i%3 != 0 && i%5 == 0){
                buzz.release();
            } else if (i%3 == 0 && i%5 == 0){
                fizzbuzz.release();
            }
        }
    }
}