算法(普通算法+大数据)

【1】100亿个整数,内存足够,如何找到中位数?内存不足,如何找到中位数?(双桶排序)

       内存不够:题目说是整数,我们认为是带符号的int,所以4字节,占32位。

       假设100亿个数字保存在一个大文件中,依次读一部分文件到内存(不超过内存的限制),将每个数字用二进制表示,比较二进制的最高位(第32位,符号位,0是正,1是负),如果数字的最高位为0,则将这个数字写入 file_0文件中;如果最高位为 1,则将该数字写入file_1文件中。

       从而将100亿个数字分成了两个文件,假设 file_0文件中有 60亿 个数字,file_1文件中有 40亿 个数字。那么中位数就在 file_0 文件中,并且是 file_0 文件中所有数字排序之后的第 10亿 个数字。(file_1中的数都是负数,file_0中的数都是正数,也即这里一共只有40亿个负数,那么排序之后的第50亿个数一定位于file_0中)

       现在,我们只需要处理 file_0 文件了(不需要再考虑file_1文件)。对于 file_0 文件,同样采取上面的措施处理:将file_0文件依次读一部分到内存(不超内存限制),将每个数字用二进制表示,比较二进制的 次高位(第31位),如果数字的次高位为0,写入file_0_0文件中;如果次高位为1,写入file_0_1文件 中。

     现假设 file_0_0文件中有30亿个数字,file_0_1中也有30亿个数字,则中位数就是:file_0_0文件中的数字从小到大排序之后的第10亿个数字。抛弃file_0_1文件,继续对 file_0_0文件 根据 次次高位(第30位) 划分,假设此次划分的两个文件为:file_0_0_0中有5亿个数字,file_0_0_1中有25亿个数字,那么中位数就是 file_0_0_1文件中的所有数字排序之后的 第 5亿 个数。

      按照上述思路,直到划分的文件可直接加载进内存时,就可以直接对数字进行快速排序,找出中位数了。

【2】如何使用Spark解决分组排序问题?(互联网公司常面)
组织数据形式:
aa 11
bb 11
cc 34
aa 22
bb 67
cc 29
aa 36
bb 33
cc 30
aa 42
bb 44
cc 49
需求:
1、对上述数据按key值进行分组
2、对分组后的值进行排序
3、截取分组后值得top 3位以key-value形式返回结果
答案:如下
----------------------
val groupTopNRdd = sc.textFile("hdfs://db02:8020/user/hadoop/groupsorttop/groupsorttop.data")
groupTopNRdd.map(_.split(" ")).map(x => (x(0),x(1))).groupByKey().map(
x => {
val xx = x._1
val yy = x._2
(xx,yy.toList.sorted.reverse.take(3))
}
).collect

【3】什么是二次排序,你是如何用spark实现二次排序的?(互联网公司常面)
答:就是考虑2个维度的排序,key相同的情况下如何排序,参考博文:http://blog.csdn.net/sundujing/article/details/51399606

【4】如何使用Spark解决TopN问题?(互联网公司常面)
答:常见的面试题,参考博文:http://www.cnblogs.com/yurunmiao/p/4898672.html

答案核心:使用Spark解决Top N问题时,只需要经过“划分分区、分区内排序、分区内取值”三个过程即可完成。

【5】1.给定a、b两个文件,各存放50亿个url,每个url各占64字节,内存限制是4G,让你找出a、b文件共同的url?
方案1:可以估计每个文件安的大小为5G×64=320G,远远大于内存限制的4G。所以不可能将其完全加载到内存中处理。考虑采取分而治之的方法。
遍历文件a,对每个url求取hash(url)%1000,然后根据所取得的值将url分别存储到1000个小文件(记为a0,a1,…,a999)中。这样每个小文件的大约为300M。
遍历文件b,采取和a相同的方式将url分别存储到1000小文件(记为b0,b1,…,b999)。这样处理后,所有可能相同的url都在对应的小文件(a0vsb0,a1vsb1,…,a999vsb999)中,不对应的小文件不可能有相同的url。然后我们只要求出1000对小文件中相同的url即可。
求每对小文件中相同的url时,可以把其中一个小文件的url存储到hash_set中。然后遍历另一个小文件的每个url,看其是否在刚才构建的hash_set中,如果是,那么就是共同的url,存到文件里面就可以了。
方案2:如果允许有一定的错误率,可以使用Bloomfilter,4G内存大概可以表示340亿bit。将其中一个文件中的url使用Bloomfilter映射为这340亿bit,然后挨个读取另外一个文件的url,检查是否与Bloomfilter,如果是,那么该url应该是共同的url(注意会有一定的错误率)。


Bloomfilter日后会在本BLOG内详细阐述。补充:另外一种思路,是将url通过算法转为数字类型,转换后的连接就是比较数值是否相等了
【6】有一个1G大小的一个文件,里面每一行是一个词,词的大小不超过16字节,内存限制大小是1M,要求返回频数最高的100个词。

分析:按照1M的上线来计算,假设每个单词都为16个字节,那么1M的内存可以处理多少个单词呢? 1M = 1024 KB = 1024 * 1024 B 。然后1M / 16B = 2^16个单词,那么1G大概有多少个单词呢? 有2^26个单词,但是实际中远远不止这些,因为我们是按照最大单词长度算的。我们需要把这1G的单词分批处理,根据上面的计算,可以分成大于2^10个文件。索性就分成2000个文件吧,怎么分呢,不能随便分,不能简单的按照单词的顺序然后模2000划分,因为这样有可能相同的单词被划分到不同的文件中去了。这样在统计个数的时候被当成的不同的单词,因为我们没有能力把在不同文件中相同单词出现的次数跨越文件的相加,这就迫使我们要把不同序号的同一个单词划分到同一个文件中:应用hash统计吧。
Step1:顺序读文件中,对于每个词x,取hash(x)%5000,然后按照该值存到5000个小文件(记为f0,f1,...,f4999)中,这样每个文件大概是200k左右,如果其中的有的文件超过了1M大小,还可以按照类似的方法继续往下分,直到分解得到的小文件的大小都不超过1M;
Step2:对每个小文件,统计每个文件中出现的词以及相应的频率(可以采用trie树/hash_map等),并取出出现频率最大的100个词(可以用含100个结点的最小堆),并把100词及相应的频率存入文件,这样又得到了5000个文件;
Step3:把这5000个文件进行归并(类似与归并排序);
草图如下(分割大问题,求解小问题,归并):



【7】现有海量日志数据保存在一个超级大的文件中,该文件无法直接读入内存,要求从中提取某天出访问百度次数最多的那个IP。

算法思想:分而治之+Hash
Step1:从这一天的日志数据中把访问百度的IP取出来,逐个写入到一个大文件中;
Step2:注意到IP是32位的,最多有2^32个IP。同样可以采用映射的方法,比如模1000,把整个大文件映射为1000个小文件;
Step3:找出每个小文中出现频率最大的IP(可以采用hash_map进行频率统计,然后再找出频率最大的几个)及相应的频率;
Step4:在这1000个最大的IP中,找出那个频率最大的IP,即为所求。

【8】搜索引擎会通过日志文件把用户每次检索使用的所有检索串都记录下来,每个查询串的长度为1-255字节。
假设目前有一千万个记录(这些查询串的重复度比较高,虽然总数是1千万,但如果除去重复后,不超过3百万个。一个查询串的重复度越高,说明查询它的用户越多,也就是越热门。),请你统计最热门的10个查询串,要求使用的内存不能超过1G。
典型的TopK算法,还是在这篇文章里头有所阐述,详情请参见:十一、从头到尾彻底解析Hash表算法。
文中,给出的最终算法是:
第一步、先对这批海量数据预处理,在O(N)的时间内用Hash表完成统计;
第二步、借助堆这个数据结构,找出TopK,时间复杂度为N‘logK。
即,借助堆结构,我们可以在log量级的时间内查找和调整/移动。因此,维护一个K(该题目中是10)大小的小根堆,然后遍历300万的Query,分别和根元素进行对比所以,我们最终的时间复杂度是:O(N)+N’*O(logK),(N为1000万,N’为300万)。ok,更多,详情,请参考原文。
或者:采用trie树,关键字域存该查询串出现的次数,没有出现为0。最后用10个元素的最小推来对出现频率进行排序。
【9】有10个文件,每个文件1G,每个文件的每一行存放的都是用户的query,每个文件的query都可能重复。要求你按照query的频度排序。
还是典型的TOPK算法,解决方案如下:
方案1:
顺序读取10个文件,按照hash(query)%10的结果将query写入到另外10个文件(记为)中。这样新生成的文件每个的大小大约也1G(假设hash函数是随机的)。
找一台内存在2G左右的机器,依次对用hash_map(query,query_count)来统计每个query出现的次数。利用快速/堆/归并排序按照出现次数进行排序。将排序好的query和对应的query_cout输出到文件中。这样得到了10个排好序的文件(记为)。
对这10个文件进行归并排序(内排序与外排序相结合)。
方案2:
一般query的总量是有限的,只是重复的次数比较多而已,可能对于所有的query,一次性就可以加入到内存了。这样,我们就可以采用trie树/hash_map等直接来统计每个query出现的次数,然后按出现次数做快速/堆/归并排序就可以了。
方案3:
与方案1类似,但在做完hash,分成多个文件后,可以交给多个文件来处理,采用分布式的架构来处理(比如MapReduce),最后再进行合并。
在2.5亿个整数中找出不重复的整数,注,内存不足以容纳这2.5亿个整数。
方案1:采用2-Bitmap(每个数分配2bit,00表示不存在,01表示出现一次,10表示多次,11无意义)进行,共需内存2^32*2bit=1GB内存,还可以接受。然后扫描这2.5亿个整数,查看Bitmap中相对应位,如果是00变01,01变10,10保持不变。所描完事后,查看bitmap,把对应位是01的整数输出即可。
方案2:也可采用与第1题类似的方法,进行划分小文件的方法。然后在小文件中找出不重复的整数,并排序。然后再进行归并,注意去除重复的元素。
【12】腾讯面试题:给40亿个不重复的unsignedint的整数,没排过序的,然后再给一个数,如何快速判断这个数是否在那40亿个数当中?
第一反应时快速排序+二分查找。以下是其它更好的方法:
方案1:oo,申请512M的内存,一个bit位代表一个unsignedint值。读入40亿个数,设置相应的bit位,读入要查询的数,查看相应bit位是否为1,为1表示存在,为0表示不存在。
方案2:这个问题在《编程珠玑》里有很好的描述,大家可以参考下面的思路
【13】怎么在海量数据中找出重复次数最多的一个?
方案1:先做hash,然后求模映射为小文件,求出每个小文件中重复次数最多的一个,并记录重复次数。然后找出上一步求出的数据中重复次数最多的一个就是所求(具体参考前面的题)。
【14】上千万或上亿数据(有重复),统计其中出现次数最多的钱N个数据。
方案1:上千万或上亿的数据,现在的机器的内存应该能存下。所以考虑采用hash_map/搜索二叉树/红黑树等来进行统计次数。然后就是取出前N个出现次数最多的数据了,可以用第2题提到的堆机制完成。
【15】一个文本文件,大约有一万行,每行一个词,要求统计出其中最频繁出现的前10个词,请给出思想,给出时间复杂度分析。
方案1:这题是考虑时间效率。用trie树统计每个词出现的次数,时间复杂度是O(n*le)(le表示单词的平准长度)。然后是找出出现最频繁的前10个词,可以用堆来实现,前面的题中已经讲到了,时间复杂度是O(n*lg10)。所以总的时间复杂度,是O(n*le)与O(n*lg10)中较大的哪一个。

 大数据算法1

 大数据算法2

 外排序

 判断单链表是否有环

 二叉树两个节点的最远距离(一定要看)

 微软面试100题

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/meng984611383/article/details/80060096