我有一台有1mb内存的电脑,没有其他本地存储。我必须使用它通过TCP连接接受100万个8位十进制数字,对它们进行排序,然后通过另一个TCP连接发送排序的列表。

数字列表可能包含重复的,我不能丢弃。代码将放在ROM中,所以我不需要从1 MB中减去我的代码的大小。我已经有了驱动以太网端口和处理TCP/IP连接的代码,它需要2 KB的状态数据,包括1 KB的缓冲区,代码将通过它读取和写入数据。这个问题有解决办法吗?

问答来源:

slashdot.org

cleaton.net


当前回答

排序在这里是次要问题。正如其他人所说,仅仅存储整数是困难的,并且不能在所有输入上工作,因为每个数字需要27位。

我对此的看法是:只存储连续(排序)整数之间的差异,因为它们很可能很小。然后使用压缩方案,例如,每个输入数字增加2位,来编码数字存储在多少位上。 喜欢的东西:

00 -> 5 bits
01 -> 11 bits
10 -> 19 bits
11 -> 27 bits

在给定的内存限制内,应该能够存储相当数量的可能输入列表。如何选择压缩方案以使其在最大输入数量上工作的数学超出了我的范围。

我希望您能够利用输入的领域特定知识,在此基础上找到足够好的整数压缩方案。

哦,然后,当你收到数据时,你对那个排序的列表进行插入排序。

其他回答

在所有可能的输入中,这个问题只有一个解决方案。作弊。

通过TCP读取m个值,其中m接近内存中可排序的最大值,可能是n/4。 对250,000(大约)个数字进行排序并输出。 重复做另外3个四分之三。 让接收方在处理时合并接收到的4个数字列表。(这并不比使用单个列表慢多少。)

排序在这里是次要问题。正如其他人所说,仅仅存储整数是困难的,并且不能在所有输入上工作,因为每个数字需要27位。

我对此的看法是:只存储连续(排序)整数之间的差异,因为它们很可能很小。然后使用压缩方案,例如,每个输入数字增加2位,来编码数字存储在多少位上。 喜欢的东西:

00 -> 5 bits
01 -> 11 bits
10 -> 19 bits
11 -> 27 bits

在给定的内存限制内,应该能够存储相当数量的可能输入列表。如何选择压缩方案以使其在最大输入数量上工作的数学超出了我的范围。

我希望您能够利用输入的领域特定知识,在此基础上找到足够好的整数压缩方案。

哦,然后,当你收到数据时,你对那个排序的列表进行插入排序。

If it is possible to read the input file more than once (your problem statement doesn't say it can't), the following should work. It is described in Benchley's book "Programming Perls." If we store each number in 8 bytes we can store 250,000 numbers in one megabyte. Use a program that makes 40 passes over the input file. On the first pass it reads into memory any integer between 0 and 249,999, sorts the (at most) 250,000 integers and writes them to the output file. The second pass sorts the integers from 250,000 to 499,999 and so on to the 40th pass, which sorts 9,750,000 to 9,999,999.

下面是一些可以解决这个问题的c++代码。

满足内存约束的证明:

编辑:无论是在这篇文章中还是在他的博客中,都没有作者提供的最大内存要求的证据。由于编码值所需的比特数取决于先前编码的值,因此这样的证明可能不是简单的。作者指出,根据经验,他可能遇到的最大编码大小是1011732,并任意选择了1013000的缓冲区大小。

typedef unsigned int u32;

namespace WorkArea
{
    static const u32 circularSize = 253250;
    u32 circular[circularSize] = { 0 };         // consumes 1013000 bytes

    static const u32 stageSize = 8000;
    u32 stage[stageSize];                       // consumes 32000 bytes

    ...

这两个数组总共占用1045000字节的存储空间。剩下1048576 - 1045000 - 2×1024 = 1528字节作为剩余变量和堆栈空间。

它在我的至强W3520上运行大约23秒。您可以使用以下Python脚本验证程序是否工作,假设程序名称为sort1mb.exe。

from subprocess import *
import random

sequence = [random.randint(0, 99999999) for i in xrange(1000000)]

sorter = Popen('sort1mb.exe', stdin=PIPE, stdout=PIPE)
for value in sequence:
    sorter.stdin.write('%08d\n' % value)
sorter.stdin.close()

result = [int(line) for line in sorter.stdout]
print('OK!' if result == sorted(sequence) else 'Error!')

该算法的详细解释可以在以下一系列帖子中找到:

1MB排序说明 算术编码与1MB排序问题 使用定点数学的算术编码

我有一台有1M内存的电脑,没有其他本地存储

另一种作弊方法:你可以使用非本地(网络)存储代替(你的问题不排除这一点),调用一个网络服务,它可以使用直接的基于磁盘的归并排序(或者只需要足够的RAM来在内存中排序,因为你只需要接受1M的数字),而不需要(公认非常巧妙的)已经给出的解决方案。

这可能是作弊,但不清楚你是在寻找一个现实问题的解决方案,还是一个让人扭曲规则的谜题……如果是后者,那么简单的欺骗可能比复杂但“真实”的解决方案(正如其他人指出的那样,后者只能用于可压缩输入)得到更好的结果。