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面试题之趣味逻辑题

更新时间:2018年10月24日16时01分来源:传智播客浏览次数:

　　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。

　　2.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。

　　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)：

　　3.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。

　　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。

　　4.LVS和HAProxy相比，它的缺点是什么?

　　之前，的确是用LVS进行过MySQL集群的负载均衡，对HAProxy也有过了解，但是将这两者放在眼前进行比较，还真没试着了解过。面试中出现了这么一题，面试官给予的答案是LVS的配置相当繁琐，后来查找了相关资料，对这两种负载均衡方案有了更进一步的了解。LVS的负载均衡性能之强悍已经达到硬件负载均衡的F5的百分之60了，而HAproxy的负载均衡和Nginx负载均衡，均为硬件负载均衡的百分之十左右。由此可见，配置复杂，相应的效果也是显而易见的。在查找资料的过程中，试着将LVS的10种调度算法了解了一下，看似数量挺多的10种算法其实在不同的算法之间，有些只是有着一些细微的差别。在这10种调度算法中，静态调度算法有四种，动态调度算法有6种。

　　静态调度算法：

　　①RR轮询调度算法

　　这种调度算法不考虑服务器的状态，所以是无状态的，同时也不考虑每个服务器的性能，比如我有1-N台服务器，来N个请求了，第一个请求给第一台，第二个请求给第二台，，，第N个请求给第N台服务器，就酱紫。

　　②加权轮询

　　这种调度算法是考虑到服务器的性能的，你可以根据不同服务器的性能，加上权重进行分配相应的请求。

　　③基于目的地址的hash散列

　　这种调度算法和基于源地址的hash散列异曲同工，都是为了维持一个session，基于目的地址的hash散列，将记住同一请求的目的地址，将这类请求发往同一台目的服务器。简而言之，就是发往这个目的地址的请求都发往同一台服务器。而基于源地址的hash散列，就是来自同一源地址的请求都发往同一台服务器。

　　④基于源地址的hash散列

　　上述已讲，不再赘述。

　　动态调度

　　①最少连接调度算法

　　这种调度算法会记录响应请求的服务器上所建立的连接数，每接收到一个请求会相应的将该服务器的所建立连接数加1，同时将新来的请求分配到当前连接数最少的那台机器上。

　　②加权最少连接调度算法

　　这种调度算法在最少连接调度算法的基础上考虑到服务器的性能。当然，做这样子的考虑是有其合理性存在的，如果是同一规格的服务器，那么建立的连接数越多，必然越增加其负载，那么仅仅根据最少连接数的调度算法，必然可以实现合理的负载均衡。但如果，服务器的性能不一样呢?比如我有一台服务器，最多只能处理10个连接，现在建立了3个，还有一台服务器最多能处理1000条连接，现在建立了5个，如果单纯地按照上述的最少连接调度算法，妥妥的前者嘛，但前者已经建立了百分之三十的连接了，而后者连百分之一的连接还没有建立，试问，这合理吗?显然不合理。所以加上权重，才算合理。相应的公式也相当简单：active*256/weight。

　　③最短期望调度算法

　　这种算法，是避免出现上述加权最少连接调度算法中的一种特殊情况，导致即使加上权重，调度器也无差别对待了，举个栗子：

　　假设有三台服务器ABC，其当前所建立的连接数相应地为1,2,3，而权重也是1,2,3。那么如果按照加权最少连接调度算法的话，算出来是这样子的：

　　A:1256/1=256

　　B:2256/2=256

　　C:3256/3=256

　　我们会发现，即便加上权重，A、B、C，经过计算还是一样的，这样子调度器会无差别的在A、B、C中任选一台，将请求发过去。

　　而最短期望将active256/weight的算法改进为(active+1)256/weight

　　那么还是之前的例子：

　　A:(1+1)256/1=2/1256=2256

　　B:(2+1)256/2=3/2256=1.5256

　　C:(3+1)256、3=4/3256≈1.3256

　　显然C

　　④永不排队算法

　　将请求发给当前连接数为0的服务器上。

　　⑤基于局部的最少连接调度算法

　　这种调度算法应用于Cache系统，维持一个请求到一台服务器的映射，其实我们仔细想想哈，之前做的一系列最少连接相关的调度算法。考虑到的是服务器的状态与性能，但是一次请求并不是单向的，就像有一个从未合作过的大牛，他很闲，你让他去解决一个之前碰到过的一个问题，未必有找一个之前已经跟你合作过哪怕现在不怎么闲的臭皮匠效果好哦~，所以基于局部的最少连接调度算法，维持的这种映射的作用是，如果来了一个请求，相对应的映射的那台服务器，没有超载，ok交给老伙伴完事吧，俺放心，如果那台服务器不存在，或者是超载的状态且有其他服务器工作在一半的负载状态，则按最少连接调度算法在集群其余的服务器中找一台将请求分配给它。

　　⑥基于复制的局部最少连接调度算法

　　这种调度算法同样应用于cache系统，但它维持的不是到一台服务器的映射而是到一组服务器的映射，当有新的请求到来，根据最小连接原则，从该映射的服务器组中选择一台服务器，如果它没有超载则交给它去处理这个请求，如果发现它超载，则从服务器组外的集群中，按最少连接原则拉一台机器加入服务器组，并且在服务器组有一段时间未修改后，将最忙的那台服务器从服务器组中剔除。

　　5.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。返回频数最高的100个词。

　　方案：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x0,x1,…x4999)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。

　　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个词及相应的频率存入文件，这样又得到了5000个文件。下一步就是把这5000个文件进行归并(类似与归并排序)的过程了。

　　6.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。