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V2EX 提问指南
fxybk
V2EX  ›  问与答

一道数据结构相关的题,请教一下站里的大神们

  •  
  •   fxybk · 2021-01-31 22:30:07 +08:00 · 1167 次点击
    这是一个创建于 1426 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    小弟本人是前端,最近被问到一道数据结构的题

    实现一个 new Cache(length)来存储数据,要求实现 get(key)和 set(key,data)这两个方法,重点,要考虑性能(优先考虑 get 的性能)

    小弟不才,实现的时候不知道要从哪方面去体现性能优化,请教一下各位大神

    12 条回复    2021-02-01 15:51:35 +08:00
    zxCoder
        1
    zxCoder  
       2021-01-31 23:03:55 +08:00
    哈希表?
    oooolongtea
        2
    oooolongtea  
       2021-02-01 04:56:55 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    可以参考 lru 或者 lfu
    fxybk
        3
    fxybk  
    OP
       2021-02-01 09:49:41 +08:00
    @oooolongtea 学习了~
    Claar
        4
    Claar  
       2021-02-01 10:01:13 +08:00 via iPhone   ❤️ 1
    感觉就是简单的哈希表啊,本身哈希表的速度不是很快了吗? lru 我没有写过,感觉 lru 的前提是储存空间不足被迫使用的方案,而且 lru 可能还会用到哈希表来储存(如果想要速度快的话),题目很可能是想要你实现一个简单的好的树实现,也可能是好的哈希表实现(我没写过这个,感觉可能会难点)
    zoyua
        5
    zoyua  
       2021-02-01 10:13:16 +08:00
    lru 双向哈希链表
    fxybk
        6
    fxybk  
    OP
       2021-02-01 12:27:15 +08:00
    @Claar 懂了,查找跟数据储存分开考虑,查找用哈希表,储存空间问题用 lru 或者 lfu 。。感谢~
    fxybk
        7
    fxybk  
    OP
       2021-02-01 12:27:44 +08:00
    @zoyua 是的。有思路了。感谢感谢
    Claar
        8
    Claar  
       2021-02-01 12:54:46 +08:00
    当然,感觉 func Cache(length)这个命名有很强的 LRU 的暗示,可能他表达的就是 LRU
    Claar
        9
    Claar  
       2021-02-01 14:04:26 +08:00
    另外我始终认为出题的人描述不正确,你可以通过指出问题的问题来表现你懂的知识哈哈哈
    1.实际上如果想要无特殊的限制 /规律下以尽量快的平均速度去实现储存访问,应该是哈希表或者树的实现
    2.LRU 一类的缓存置换算法,其核心应该在于 1 )空间利用的最大化,2 )依据思想:如果一个数据被使用,那么接下来这个数据被再次使用的几率比其他数据高。个人认为是更偏向 1 的,(主要是我没有看过 OS 上 LRU 的官方实现)。我认为如果不是为了缓存空间的利用率尽可能高,使用哈希表这类 O(log N)的算法平均应该更快一些。
    所以我觉得如果他想要的答案是 LRU 的话,应该增加一些规律要求。
    fxybk
        10
    fxybk  
    OP
       2021-02-01 15:03:52 +08:00
    @Claar 感谢。。。非常详细的考虑,看完真是觉得这题难为这么一个前端小弟了
    xiaoqiao24
        11
    xiaoqiao24  
       2021-02-01 15:12:49 +08:00
    key 使用 hash 来生成,不管数据多少,查找效率都是 1
    Claar
        12
    Claar  
       2021-02-01 15:51:35 +08:00
    @fxybk #10
    哈哈哈其实简单的判断并不难,只需要知道
    1.哈希表是多数情况下 key-value 储存算法的选择,他的算法复杂度不高,效率相对来说应该是能经过考验的。另外“hash”也是指具体的“实现方式”
    2.树形是常见普通人手写 key-value 算法选择,和哈希表对比可能他的速度稍稍差一点点(但是树形实现多数情况下速度也很优秀了,如果选用具体的如红黑树这种经典树形实现(红黑树算是树里面相当优秀的),基本是很够用了),且树形相对哈希来说可能好写一些(这只是个人认为)
    3.像哈希这种优秀的算法比较大的缺点是空间占用不小,一般来说你要储存 100 个 key-value 可能需要 300 个左右的空间
    4.相对来说树的具体实现,红黑树是很优秀的,但难写一些,AVL 没红黑树强,但依然优秀,且比较好写
    5.树形实现速度也很快,复杂度是 O(log N),大概就是总量为 2 ^ 20 次方的数据,每次查找差不多只需要查 20 个数据即可,而和一般的如队列从头找到尾的查找方案对比是快的没边了
    6.LRU 是缓存置换算法,并不是具体的“实现”,只是一种思想形成的结构,也就是说只要满足一定的特征就能称为 LRU,但是具体实现方案的不同,效率可能差很远

    在没有特殊技巧的前提下,如果侧重速度,选用哈希表 /树来储存 key-value 应该平均下来最快的了。
    如果有特殊技巧,比如:最近用过的数据接下来被使用的几率更高这种规律下,如果频繁的进行查找最近用过的几个数据,那么队列的实现会快一丢丢(因为虽然有 2 ^ 20 个数据,但你查来查去只查前面几个,那当然容易啊)
    而且“最近用过的数据接下来被使用的几率更高”这种规律其实只是像算力“摩尔定律”一样只是人为粗略的概括起来的一种规律,实际效果比较玄学,如果不是空间很有限的话,我认为根本没必要使用严格的 LRU 实现,直接使用自带的哈希表存下来就可以了;而使用如(链表+哈希表)来实现的 LRU 其实就是用链表来占据“最近用过的数据接下来被使用的几率更高”的优势,除了用哈希表来查找之外,链表可以加速排在前面的项的查找,并且方便把久远没用的数据丢掉来减小空间占用


    综上:如果想要实现简单,直接用语言自带的哈希表走起,不过这太简单了,估计不是人家想考的,如果要实现 LRU 的话,最好是用链表+哈希表,用哈希表来找具体位置,关于规律的部分就是把最新用的数据排到最前面,每次查找完就把这个数据放到最前排就可以了
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