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

如果数字的范围是有限的(只能有2个8位数,或者只有10个不同的8位数),那么你可以编写一个优化的排序算法。但如果你想对所有可能的8位数进行排序,这在内存那么少的情况下是不可能的。

其他回答

如果我们对这些数字一无所知,我们就会受到以下约束:

我们需要在排序之前加载所有的数字, 这组数字是不可压缩的。

如果这些假设成立,则无法执行您的任务,因为您将需要至少26,575,425位的存储空间(3,321,929字节)。

你能跟我们说说你的数据吗?

我想试试基数树。如果可以将数据存储在树中,那么就可以执行顺序遍历来传输数据。

我不确定你是否能把它装进1MB,但我认为值得一试。

(我原来的答案是错误的,对不起,数学不好,见下面的休息。)

这个怎么样?

前27位存储您所看到的最小数字,然后是与下一个数字的差值,编码如下:5位存储用于存储差值的位数,然后是差值。使用00000表示您再次看到了该数字。

这是因为插入的数字越多,数字之间的平均差值就越小,所以当你添加更多的数字时,你用更少的比特来存储差值。我想这叫做增量表。

我能想到的最糟糕的情况是所有数字都等距(以100为间隔),例如假设0是第一个数字:

000000000000000000000000000 00111 1100100
                            ^^^^^^^^^^^^^
                            a million times

27 + 1,000,000 * (5+7) bits = ~ 427k

Reddit来拯救你!

如果你要做的只是把它们排序,这个问题就简单了。它需要122k(100万比特)来存储你看到的数字(如果看到0,则第0位,如果看到2300,则第2300位,等等。

读取数字,将它们存储在位域中,然后在保持计数的同时将位移出。

但是,你必须记住你看过多少。我受到上面的子列表答案的启发,想出了这个方案:

用2位或27位代替1位:

00表示你没有看到这个数字。 01表示你看过一次 1表示你看过,接下来的26位是看了多少次。

我认为这是可行的:如果没有重复,你就有一个244k的列表。 在最坏的情况下,你看到每个数字两次(如果你看到一个数字三次,它会缩短列表的其余部分),这意味着你不止一次看到了50,000个,你0次或1次看到了950,000个项目。

50,000 * 27 + 950,000 * 2 = 396.7k.

如果你使用以下编码,你可以做进一步的改进:

0表示你没有看到这个数字 10表示你看过一次 11是你计数的方式

这将导致平均280.7k的存储空间。

编辑:我周日早上的数学算错了。

最坏的情况是,我们两次看到50万个数字,所以数学就变成了:

500,000 *27 + 500,000 *2 = 1.77M

交替编码导致平均存储为

500,000 * 27 + 500,000 = 1.70M

: (

我在这里的建议很大程度上归功于Dan的解决方案

首先,我假设解决方案必须处理所有可能的输入列表。我认为流行的答案并没有做出这样的假设(在我看来这是一个巨大的错误)。

众所周知,任何形式的无损压缩都不会减小所有输入的大小。

所有流行的答案都假设它们能够有效地应用压缩来允许它们有额外的空间。事实上,一个足够大的额外空间块,以未压缩的形式保存他们部分完成的列表的一部分,并允许他们执行排序操作。这只是一个糟糕的假设。

对于这样的解决方案,任何了解如何进行压缩的人都能够设计一些不能很好地压缩该方案的输入数据,并且“解决方案”很可能会由于空间不足而崩溃。

相反,我采用数学方法。我们可能的输出是所有长度为LEN的列表,由0..MAX范围内的元素组成。这里LEN是1,000,000,MAX是100,000,000。

对于任意的LEN和MAX,编码此状态所需的比特数为:

Log2(MAX multichoice LEN)

因此,对于我们的数字,一旦我们完成了接收和排序,我们将需要至少Log2(100,000,000 MC 1,000,000)位来存储我们的结果,以一种能够唯一区分所有可能输出的方式。

这是~= 988kb。所以我们有足够的空间来存放结果。从这个角度来看,这是可能的。

[删除了无意义的漫谈,现在有更好的例子…]

最好的答案在这里。

另一个很好的答案是这里,它基本上使用插入排序作为函数,将列表扩展为一个元素(缓冲一些元素并进行预先排序,以允许一次插入多个元素,节省一些时间)。使用一个很好的压缩状态编码,7位增量的桶

Gilmanov的答案在假设上是非常错误的。它开始基于毫无意义的一百万个连续整数进行推测。这意味着没有差距。这些随机的间隙,不管有多小,真的是一个糟糕的主意。

你自己试试。获得100万个27位随机整数,对它们排序,用7-Zip, xz压缩,任何你想要的LZMA。结果超过1.5 MB。上面的前提是连续数字的压缩。即使是增量编码也超过1.1 MB。没关系,这使用了超过100 MB的RAM进行压缩。因此,即使压缩的整数也不适合这个问题,更不用说运行时RAM的使用了。

让我难过的是,人们竟然投票支持漂亮的图像和合理化。

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int32_t ints[1000000]; // Random 27-bit integers

int cmpi32(const void *a, const void *b) {
    return ( *(int32_t *)a - *(int32_t *)b );
}

int main() {
    int32_t *pi = ints; // Pointer to input ints (REPLACE W/ read from net)

    // Fill pseudo-random integers of 27 bits
    srand(time(NULL));
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
        ints[i] = rand() & ((1<<27) - 1); // Random 32 bits masked to 27 bits

    qsort(ints, 1000000, sizeof (ints[0]), cmpi32); // Sort 1000000 int32s

    // Now delta encode, optional, store differences to previous int
    for (int i = 1, prev = ints[0]; i < 1000000; i++) {
        ints[i] -= prev;
        prev    += ints[i];
    }

    FILE *f = fopen("ints.bin", "w");
    fwrite(ints, 4, 1000000, f);
    fclose(f);
    exit(0);

}

现在用LZMA压缩ints.bin…

    $ xz -f --keep ints.bin       # 100 MB RAM
    $ 7z a ints.bin.7z ints.bin   # 130 MB RAM
    $ ls -lh ints.bin*
        3.8M ints.bin
        1.1M ints.bin.7z
        1.2M ints.bin.xz