一、題目解讀

力扣1116題要求設計一個類，實現三個線程交替輸出數字：一個線程輸出連續的0，一個線程輸出連續的偶數，另一個線程輸出連續的奇數。輸入參數n為總輸出次數（每個線程各輸出n次），輸出需嚴格按照0-偶數-奇數的順序循環，直至所有線程完成指定次數。題目核心在于多線程間的精確協作與同步控制。

二、解題思路

通過條件變量與互斥鎖實現線程間的同步。關鍵在于設計狀態變量next_type（標記下一個輸出類型）與count（全局計數），結合cv.wait()的謂詞條件判斷線程喚醒時機。通過notify_all()確保所有等待線程重新檢查條件，避免死鎖或饑餓問題。

三、步驟解析

1. 初始化：構造函數中初始化n、count=1、zero_flag=true、next_type=0，確保首個輸出為0。

2. zero線程：循環n次，每次等待next_type=0，輸出0后更新next_type為后續類型（奇數或偶數），并通知其他線程。

3. even/odd線程：循環直至count > n或獲取對應類型權限。通過謂詞條件判斷是否激活（如偶數線程等待next_type=2或結束條件），輸出并更新狀態，最后通知所有線程。

4. 同步邏輯：利用unique_lock自動管理鎖，條件變量結合謂詞避免虛假喚醒，notify_all()保證所有線程重新評估條件。

四、代碼與注釋

class ZeroEvenOdd {
private:int n;          // 總輸出次數int count;      // 全局計數bool zero_flag; // 初始標記int next_type;  // 0: zero, 1: odd, 2: evenstd::mutex mtx; // 互斥鎖std::condition_variable cv; // 條件變量public:ZeroEvenOdd(int n) {this->n = n;       // 初始化參數count = 1;         // 從1開始計數zero_flag = true;  // 首個線程為0next_type = 0;     // 初始輸出類型}void zero(function<void(int)> printNumber) {for (int i = 0; i < n; ++i) {  // 循環n次unique_lock<mutex> lock(mtx); // 加鎖cv.wait(lock, [this]{ return next_type == 0; }); // 等待類型為0printNumber(0);              // 輸出0next_type = (count % 2 == 1)? 1 : 2; // 根據count奇偶決定后續類型cv.notify_all();              // 喚醒所有線程}}void even(function<void(int)> printNumber) {while (true) {unique_lock<mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [this]{ return next_type == 2 || count > n;  // 等待類型為2或結束條件});if (count > n) break;              // 結束循環printNumber(count++);               // 輸出偶數并遞增計數next_type = 0;                      // 重置類型cv.notify_all();}}void odd(function<void(int)> printNumber) {while (true) {unique_lock<mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [this]{ return next_type == 1 || count > n;  });if (count > n) break;printNumber(count++);next_type = 0;cv.notify_all();}}
};

五、總結

該解法巧妙利用條件變量與互斥鎖實現線程間的精確協作，通過狀態變量動態切換輸出類型，避免復雜的條件判斷。核心優勢在于：

1. 清晰的狀態轉移邏輯（next_type與count的協同）；

2. 謂詞條件防止虛假喚醒，提升效率；

3. notify_all()確保所有線程響應，避免饑餓問題。

對多線程同步控制與力扣算法優化具有參考價值，適用于需要高并發協作的場景。

來源：力扣題解