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

你用的是哪种电脑?它可能没有任何其他“正常”的本地存储,但它是否有视频RAM,例如?100万像素x每像素32位(比如说)非常接近你所需的数据输入大小。

(我主要是问旧的Acorn RISC PC的内存,如果你选择低分辨率或低颜色深度的屏幕模式,它可以“借用”VRAM来扩展可用的系统RAM !)这在只有几MB普通RAM的机器上非常有用。

其他回答

我们可以利用网络堆栈,在我们得到所有数字之前,按顺序发送数字。如果你发送1M的数据,TCP/IP会把它分解成1500字节的数据包,并按照目标发送。每个包将被赋予一个序列号。

我们可以用手来做。在填满内存之前,我们可以对现有的数据进行排序,并将列表发送给目标,但在每个数字周围的序列中留下空洞。然后用同样的方法处理第二个1/2的数字,使用序列中的这些洞。

远端的网络堆栈将按顺序组装结果数据流,然后将其提交给应用程序。

它使用网络来执行归并排序。这是一个完全的黑客,但我是受到之前列出的其他网络黑客的启发。

我们有1 MB - 3 KB RAM = 2^23 - 3*2^13位= 8388608 - 24576 = 8364032位可用。

我们给出10^8范围内的10^6个数。这给出了~100 < 2^7 = 128的平均差距

让我们首先考虑一个比较简单的问题,即当所有间距都< 128时,数字间距相当均匀。这很简单。只存储第一个数字和7位空白:

(27位)+ 10^6个7位间隔数=需要7000027位

注意重复的数字间隔为0。

但如果间隔大于127呢?

好吧,让我们直接表示小于127的间隙大小,但是127的间隙大小后面跟着一个连续的8位编码来表示实际的间隙长度:

 10xxxxxx xxxxxxxx                       = 127 .. 16,383
 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx              = 16384 .. 2,097,151

etc.

注意这个数字表示描述了它自己的长度,所以我们知道下一个间隙数何时开始。

对于小于127的小间隙,仍然需要7000027位。

可能有高达(10^8)/(2^7)= 781250个23位的间隙数,需要额外的16* 781250 = 12500,000位,这是太多了。我们需要一个更紧凑和缓慢增加的差距表示。

平均差距大小是100,所以如果我们把它们重新排序 [100, 99, 101, 98, 102,…], 2, 198, 1, 199, 0, 200, 201, 202,…] 然后用密集的二进制斐波那契基编码索引它,没有对零(例如,11011=8+5+2+1=16),数字用“00”分隔,然后我认为我们可以保持足够短的差距表示,但它需要更多的分析。

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。

您只需要按顺序存储数字之间的差异,并使用编码来压缩这些序列号。我们有2^23位。我们将它分成6位块,让最后一位表示这个数字是否扩展到另外6位(5位加上扩展块)。

因此,000010是1,000100是2。000001100000表示128。现在,我们考虑用最坏的类型来表示不超过10,000,000的数字序列的差异。可能有10000000 /2^5的差异大于2^5,10000000 /2^10的差异大于2^10,10000000 /2^15的差异大于2^15,等等。

所以,我们把表示这个序列所需要的比特数相加。我们有1,000,000*6 +汇总(10,000,000/2^5)*6+汇总(10,000,000/2^10)*6+汇总(10,000,000/2^15)*6+汇总(10,000,000/2^20)*4=7935479。

2^24 = 8388608。由于8388608 > 7935479,我们应该很容易有足够的内存。我们可能还需要一点内存来存储插入新数字时的和。然后我们遍历这个序列,找到插入新数字的位置,如果必要的话减少下一个差值,并将它之后的所有内容都右移。

To represent the sorted array one can just store the first element and the difference between adjacent elements. In this way we are concerned with encoding 10^6 elements that can sum up to at most 10^8. Let's call this D. To encode the elements of D one can use a Huffman code. The dictionary for the Huffman code can be created on the go and the array updated every time a new item is inserted in the sorted array (insertion sort). Note that when the dictionary changes because of a new item the whole array should be updated to match the new encoding.

如果每个唯一元素的数量相等,则编码D中每个元素的平均比特数将最大化。比如元素d1 d2…, dN在D中各出现F次。在这种情况下(最坏的情况是输入序列中同时有0和10^8)我们有

sum(1<=i<=N) F. di = 10^8

在哪里

sum(1<=i<=N) F=10^6,或F=10^6/N,归一化频率将是p= F/10^=1/N

平均比特数为-log2(1/P) = log2(N)。在这种情况下,我们应该找到使n最大化的情况,这发生在di从0开始的连续数,或者di= i-1时

10 ^ 8 =(1 < =我< = N) f . di =(1 < =我< = N) (10 ^ 6 / N)(张)= (10 ^ 6 / N) N (N - 1) / 2

i.e.

N <= 201。在这种情况下,平均比特数是log2(201)=7.6511,这意味着我们将需要大约1字节的每个输入元素来保存排序的数组。注意,这并不意味着D一般不能有超过201个元素。它只是说明,如果D的元素是均匀分布的,那么D的唯一值不可能超过201个。