关卡名 | 用4KB内存寻找重复元素 | 我会了✔️ |
内容 | 1.理解如何用4KB内存寻找重复元素 | ✔️ |
本关所有题目的重点都是理解如何解决就好,面试问的时候能够将问题描述清楚,不用写代码。
在海量数据中,此时普通的数组、链表、Hash、树等等结构有无效了 ,因为内存空间放不下了。而常规的递归、排序,回溯、贪心和动态规划等思想也无效了,因为执行都会超时,必须另外想办法。这类问题该如何下手呢?这里介绍三种非常典型的思路:
1.使用位存储,使用位存储最大的好处是占用的空间是简单存整数的1/8。例如一个40亿的整数数组,如果用整数存储需要16GB左右的空间,而如果使用位存储,就可以用0.5GB的空间,这样很多问题就能够解决了。
2.如果文件实在太大 ,无法在内存中放下,则需要考虑将大文件分成若干小块,先处理每个块,最后再逐步得到想要的结果,这种方式也叫做外部排序。这样需要遍历全部序列至少两次,是典型的用时间换空间的方法。
3.堆,如果在超大数据中找第K大、第K小,K个最大、K个最小,则特别适合使用堆来做。而且将超大数据换成流数据也可以,而且几乎是唯一的方式,口诀就是“查小用大堆,查大用小堆”。
1. 用4KB内存寻找重复元素
题目要求:给定一个数组,包含从1到N的整数,N最大为32000,数组可能还有重复值,且N的取值不定,若只有4KB的内存可用,该如何打印数组中所有重复元素。
分析:本身是一道海量数据问题的热身题,如果去掉“只有4KB”的要求,我们可以先创建一个大小为N的数组,然后将这些数据放进来,但是整数最大为32000。如果直接采用数组存,则应该需要32000*4B=128KB的空间,而题目有4KB的内存限制,我们就必须先解决该如何存放的问题。
如果只有4KB的空间,那么只能寻址8*4*2^10个比特,这个值比32000要大的,因此我们可以创建32000比特的位向量(比特数组),其中一个比特位置就代表一个整数。
利用这个位向量,就可以遍历访问整个数组。如果发现数组元素是v,那么就将位置为v的设置为1,碰到重复元素,就输出一下。
public class FindDuplicatesIn32000 {public void checkDuplicates(int[] array) {BitSet bs = new BitSet(32000);for (int i = 0; i < array.length; i++) {int num = array[i];int num0 = num - 1;if (bs.get(num0)) {System.out.println(num);} else {bs.set(num0);}}}class BitSet {int[] bitset;public BitSet(int size) {this.bitset = new int[size >> 5];}boolean get(int pos) {int wordNumber = (pos >> 5);//除以32int bitNumber = (pos & 0x1F);//除以32return (bitset[wordNumber] & (1 << bitNumber)) != 0;}void set(int pos) {int wordNumber = (pos >> 5);//除以32int bitNumber = (pos & 0x1F);//除以32bitset[wordNumber] |= 1 << bitNumber;}}
}