首先處理大數據的面試題,有些基本概念要清楚:
(1)1Gb = 109bytes(1Gb = 10億字節):1Gb = 1024Mb,1Mb = 1024Kb,1Kb = 1024bytes;
(2)基本流程是,分解大問題,解決小問題,從局部最優中選擇全局最優;(當然,如果直接放內存里就能解決的話,那就直接想辦法求解,不需要分解了。)
(3)分解過程常用方法:hash(x)%m。其中x為字符串/url/ip,m為小問題的數目,比如把一個大文件分解為1000份,m=1000;
(4)解決問題輔助數據結構:hash_map,Trie樹,bit map,二叉排序樹(AVL,SBT,紅黑樹);
(5)top K問題:最大K個用最小堆,最小K個用最大堆。(至於為什么?自己在紙上寫個小栗子,試一下就知道了。)
(6)處理大數據常用排序:快速排序/堆排序/歸並排序/桶排序
下面是幾個例題(每個題的解法都不唯一,下面只列出了眾多解法中的一種):
1. 給定a、b兩個文件,各存放50億個url,每個url各占64字節,內存限制是4G,讓你找出a、b文件共同的url?
每個url大小為64bytes,那么可以估計每個文件的大小為5G×64=320G,遠遠大於內存限制的4G,所以不可能將其完全加載到內存中處理,可以采用分治的思想來解決。
Step1:遍歷文件a,對每個url求取hash(url)%1000,然后根據所取得的值將url分別存儲到1000個小文件(記為a0,a1,...,a999 ,每個小文件約300M);
Step2: 遍歷文件b,采取和a相同的方式將url分別存儲到1000個小文件(記為b0,b1,...,b999);
巧妙之處:這樣處理后,所有可能相同的url都被保存在對應的小文件(a0 vs b0, a1 vs b1 ,...,a999 vs b999)中,不對應的小文件不可能有相同的url。然后我們只要求出這個1000對小文件中相同的url即可。
Step3:求每對小文件ai和bi中相同的url時,可以把ai的url存儲到hash_set/hash_map中。然后遍歷bi的每個url,看其是否在剛才構建的hash_set中,如果是,那么就是共同的url,存到文件里面就可以了。
草圖如下(左邊分解A,右邊分解B,中間求解相同url):
2. 有一個1G大小的一個文件,里面每一行是一個詞,詞的大小不超過16字節,內存限制大小是1M,要求返回頻數最高的100個詞。
Step1:順序讀文件中,對於每個詞x,取hash(x)%5000,然后按照該值存到5000個小文件(記為f0 ,f1 ,... ,f4999)中,這樣每個文件大概是200k左右,如果其中的有的文件超過了1M大小,還可以按照類似的方法繼續往下分,直到分解得到的小文件的大小都不超過1M;
Step2:對每個小文件,統計每個文件中出現的詞以及相應的頻率(可以采用trie樹/hash_map等),並取出出現頻率最大的100個詞(可以用含100個結點的最小堆),並把100詞及相應的頻率存入文件,這樣又得到了5000個文件;
Step3:把這5000個文件進行歸並(類似與歸並排序);
草圖如下(分割大問題,求解小問題,歸並):
3. 現有海量日志數據保存在一個超級大的文件中,該文件無法直接讀入內存,要求從中提取某天出訪問百度次數最多的那個IP。
Step1:從這一天的日志數據中把訪問百度的IP取出來,逐個寫入到一個大文件中;
Step2:注意到IP是32位的,最多有2^32個IP。同樣可以采用映射的方法,比如模1000,把整個大文件映射為1000個小文件;
Step3:找出每個小文中出現頻率最大的IP(可以采用hash_map進行頻率統計,然后再找出頻率最大的幾個)及相應的頻率;
Step4:在這1000個最大的IP中,找出那個頻率最大的IP,即為所求。
草圖如下: