100億資料找出最大的1000個數字

2021-08-28 07:22:31 字數 1534 閱讀 2695

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1、最容易想到的方法是將資料全部排序。該方法並不高效,因為題目的目的是尋找出最大的10000個數即可,而排序卻是將所有的元素都排序了,做了很多的無用功。

2、區域性淘汰法。用乙個容器儲存前10000個數,然後將剩餘的所有數字一一與容器內的最小數字相比,如果所有後續的元素都比容器內的10000個數還小,那麼容器內這個10000個數就是最大10000個數。如果某一後續元素比容器內最小數字大,則刪掉容器內最小元素,並將該元素插入容器,最後遍歷完這1億個數,得到的結果容器中儲存的數即為最終結果了。此時的時間複雜度為o(n+m^2),其中m為容器的大小。

這個容器可以用(小頂堆)最小堆來實現。我們知道完全二叉樹有幾個非常重要的特性,就是假如該二叉樹中總共有n個節點,那麼該二叉樹的深度就是log2n,對於小頂堆來說移動根元素到 底部或者移動底部元素到根部只需要log2n,相比n來說時間複雜度優化太多了(1億的logn值是26-27的乙個浮點數)。基本的思路就是先從檔案中取出1000個元素構建乙個小頂堆陣列k,然後依次對剩下的100億-1000個數字進行遍歷m,如果m大於小頂堆的根元素,即k[0],那麼用m取代k[0],對新的陣列進行重新構建組成乙個新的小頂堆。這個演算法的時間複雜度是o((100億-1000)log(1000)),即o((n-m)logm),空間複雜度是m

這個演算法優點是效能尚可,空間複雜度低,io讀取比較頻繁,對系統壓力大。

3、第三種方法是分治法,即大資料裡最常用的mapreduce

a、將100億個資料分為1000個大分割槽,每個區1000萬個資料

b、每個大分割槽再細分成100個小分割槽。總共就有1000*100=10萬個分割槽

c、計算每個小分割槽上最大的1000個數。

為什麼要找出每個分割槽上最大的1000個數?舉個例子說明,全校高一有100個班,我想找出全校前10名的同學,很傻的辦法就是,把高一100個班的同學成績都取出來,作比較,這個比較資料量太大了。應該很容易想到,班裡的第11名,不可能是全校的前10名。也就是說,不是班裡的前10名,就不可能是全校的前10名。因此,只需要把每個班裡的前10取出來,作比較就行了,這樣比較的資料量就大大地減少了。我們要找的是100億中的最大1000個數,所以每個分割槽中的第1001個數一定不可能是所有資料中的前1000個。

d、合併每個大分割槽細分出來的小分割槽。每個大分割槽有100個小分割槽,我們已經找出了每個小分割槽的前1000個數。將這100個分割槽的1000*100個數合併,找出每個大分割槽的前1000個數。

e、合併大分割槽。我們有1000個大分割槽,上一步已找出每個大分割槽的前1000個數。我們將這1000*1000個數合併,找出前1000.這1000個數就是所有資料中最大的1000個數。

(a、b、c為map階段,d、e為reduce階段)

4、hash法。如果這1億個書裡面有很多重複的數,先通過hash法,把這1億個數字去重複,這樣如果重複率很高的話,會減少很大的記憶體用量,從而縮小運算空間,然後通過分治法或最小堆法查詢最大的10000個數。

對於海量資料處理,思路基本上是:必須分塊處理,然後再合併起來。

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