一种有效的袜子配对算法

前提条件

堆里必须至少有一只袜子桌子必须足够大，以容纳N/2袜子（最坏情况），其中N是总数袜子。

算法

Try:

挑选第一只袜子把它放在桌子上选择下一只袜子，然后看看它（可能会把“不再有袜子”扔到袜子堆里）现在扫描桌子上的袜子（如果桌子上没有袜子，则抛出异常）有匹配的吗？a） 是=>从桌子上取下匹配的袜子b） no=>将袜子放在桌子上（可能会抛出“桌子不够大”异常）

除了：

桌子不够大：小心地将所有未配对的袜子混合在一起，然后继续操作//此操作将导致一个新的堆和一个空表桌子上没有袜子：扔（最后一只不受欢迎的袜子）堆里没有袜子：出口洗衣房

最后：

如果袜子堆里还有袜子：转到3

已知问题

如果或周围没有表，算法将进入无限循环桌子上没有足够的地方容纳至少一只袜子。

可能的改进

根据要分拣的袜子数量，吞吐量可能是通过整理桌子上的袜子来增加空间

为了使其工作，需要一个具有唯一每双袜子的价值。这样的属性很容易根据袜子的视觉财产合成。

按所述属性对桌上的袜子进行排序。让我们调用该属性“颜色”。将袜子排成一排，并将深色袜子放在右侧（即push_back（）），左侧（即。.push_front（））

对于大量的袜子，尤其是以前看不见的袜子，属性合成可能需要很长时间，因此吞吐量将明显下降。但是，这些属性可以保存在内存中并重用。

需要进行一些研究来评估这种可能性的效率改善出现以下问题：

上述袜子的最佳搭配数量是多少改善对于给定数量的袜子，之前需要多少次迭代吞吐量增加？a） 用于最后一次迭代b） 对于所有迭代

符合MCVE指南的PoC：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <time.h>

using namespace std;

struct pileOfsocks {
    pileOfsocks(int pairCount = 42) :
        elemCount(pairCount<<1) {
        srand(time(NULL));
        socks.resize(elemCount);

        vector<int> used_colors;
        vector<int> used_indices;

        auto getOne = [](vector<int>& v, int c) {
            int r;
            do {
                r = rand() % c;
            } while (find(v.begin(), v.end(), r) != v.end());
            v.push_back(r);
            return r;
        };

        for (auto i = 0; i < pairCount; i++) {
            auto sock_color = getOne(used_colors, INT_MAX);
            socks[getOne(used_indices, elemCount)] = sock_color;
            socks[getOne(used_indices, elemCount)] = sock_color;
        }
    }

    void show(const string& prompt) {
        cout << prompt << ":" << endl;
        for (auto i = 0; i < socks.size(); i++){
            cout << socks[i] << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    void pair() {
        for (auto i = 0; i < socks.size(); i++) {
            std::vector<int>::iterator it = find(unpaired_socks.begin(), unpaired_socks.end(), socks[i]);
            if (it != unpaired_socks.end()) {
                unpaired_socks.erase(it);
                paired_socks.push_back(socks[i]);
                paired_socks.push_back(socks[i]);
            }
            else
                unpaired_socks.push_back(socks[i]);
        }

        socks = paired_socks;
        paired_socks.clear();
    }

private:
    int elemCount;
    vector<int> socks;
    vector<int> unpaired_socks;
    vector<int> paired_socks;
};

int main() {
    pileOfsocks socks;

    socks.show("unpaired socks");
    socks.pair();
    socks.show("paired socks");

    system("pause");
    return 0;
}

排序解决方案已经提出，但排序有点太多了：我们不需要排序；我们只需要平等团体。

所以散列就足够了（而且更快）。

对于每种颜色的袜子，形成一堆。重复输入篮中的所有袜子，并将它们分配到颜色堆上。在每个桩上循环，并通过其他度量（例如模式）将其分配到第二组桩中递归地应用此方案，直到您将所有袜子分发到非常小的堆上，您可以立即进行可视化处理

当SQL Server需要对庞大的数据集进行哈希连接或哈希聚合时，这种递归哈希分区实际上是由它完成的。它将其构建输入流分配到许多独立的分区中。该方案可线性扩展到任意数量的数据和多个CPU。

如果您可以找到一个分发密钥（哈希密钥），该密钥提供足够的存储桶，使得每个存储桶足够小，可以快速处理，那么您就不需要递归分区。不幸的是，我认为袜子没有这种特性。

如果每只袜子都有一个名为“PairID”的整数，那么可以根据PairID%10（最后一位）轻松地将它们分配到10个桶中。

我能想到的现实世界中最好的分区是创建一个堆积的矩形：一个维度是颜色，另一个是图案。为什么是长方形？因为我们需要O（1）随机访问桩。（3D长方体也可以，但这不太实用。）

更新：

并行性呢？多人能更快地匹配袜子吗？

最简单的并行化策略是让多个工人从输入篮中取出袜子，然后将袜子放到堆上。这只会增加这么多——想象100人在10个桩上战斗。同步成本（表现为手部碰撞和人类通信）破坏了效率和加速（参见通用可扩展性定律！）。这是否容易陷入僵局？不，因为每个工人一次只需要访问一堆。只有一个“锁”，就不会出现死锁。活锁可能是可能的，这取决于人类如何协调对桩的访问。他们可能只是使用随机退避，就像网卡在物理级别上那样，以确定什么卡可以独占地访问网络线路。如果它适用于NIC，那么它也应该适用于人类。如果每个工人都有自己的一组桩，它几乎可以无限扩展。然后，工人可以从输入篮中取出大块袜子（很少有人争抢，因为他们很少这样做），而且他们在分发袜子时根本不需要同步（因为他们有线程局部堆）。最后，所有工人都需要联合他们的桩组。我相信，如果工人形成一个聚合树，这可以在O（log（工人计数*每个工人的桩数））中完成。

元素的清晰度问题呢？正如文章所述，元素区别问题可以用O（N）来解决。袜子问题也是如此（如果你只需要一个分发步骤（我提出了多个步骤，只是因为人类不擅长计算-如果你在md5上分发（颜色、长度、图案…），即所有属性的完美哈希），那么一个步骤就够了）。

显然，一个速度不能比O（N）快，所以我们已经达到了最佳下限。

虽然输出不完全相同（在一种情况下，只是布尔值。在另一种情况中，是袜子对），但渐近复杂性是相同的。

这是基于比较的模型中的Omega（n log n）下限。（唯一有效的操作是比较两只袜子。）

假设你知道你的2n只袜子是这样排列的：

p1 p2 p3。。。pn pf（1）pf（2）。。。功率因数（n）

其中f是集合{1,2，…，n}的未知排列。知道这一点不会使问题变得更难。有n个！可能的输出（上半部分和下半部分之间的匹配），这意味着您需要log（n！）=Omega（n log n）比较。这可通过分类获得。

由于您对元素区别性问题的连接感兴趣：证明元素区别性的Omega（n log n）界限比较困难，因为输出是二进制的yes/no。这里，输出必须是匹配的，并且可能输出的数量足以获得一个合适的界限。然而，有一个变量与元素的区别有关。假设你有2n只袜子，想知道它们是否可以唯一配对。您可以通过将（a1，a2，…，an）发送到（a1，a1，a2、a2，…、an，an）来获得ED的缩减。（附带地，通过拓扑结构，ED的硬度证明非常有趣。）

我认为，如果只允许等式测试，那么原始问题应该有一个Omega（n2）边界。我的直觉是：考虑一个测试后添加边的图形，并认为如果图形不密集，则输出不是唯一确定的。

对于p双袜子（n=2p只袜子），我实际上是这样做的：

从袜子堆里随便拿一只袜子。对于第一只袜子，或者如果之前选择的所有袜子都已配对，只需将袜子放入前面未配对袜子“阵列”的第一个“槽”中。如果有一个或多个选定的未配对袜子，请对照阵列中的所有未配对袜子检查当前袜子。在构建阵列时，可以将袜子分为普通类别或类型（白色/黑色、脚踝/圆领、运动型/连衣裙），并“向下搜索”以仅比较同类。如果你找到了一个可以接受的匹配，把两只袜子放在一起，然后把它们从阵列中去掉。如果没有，请将当前袜子放入阵列中第一个打开的插槽中。对每只袜子重复上述步骤。

这种方案的最坏情况是，每双袜子都不同，必须完全匹配，而且你挑选的第一双n/2袜子都不同。这是你的O（n2）场景，极不可能。如果袜子的独特类型的数量t小于袜子对的数量p=n/2，并且每种类型的袜子都足够相似（通常在穿着相关的术语中），使得该类型的任何袜子都可以与任何其他袜子配对，那么正如我上面所推断的，你必须与之进行比较的袜子的最大数量是t，之后你拉动的下一只袜子将与未配对的袜子之一相匹配。这种情况在普通袜子抽屉中比在最坏情况下更可能发生，并将最坏情况的复杂性降低到O（n*t），其中通常t<<n。

你试图解决错误的问题。

解决方案1：每次你把脏袜子放进洗衣篮时，把它们打个小结。这样你就不用在洗完衣服后做任何分类了。把它想象成在Mongo数据库中注册索引。未来需要做一些工作来节省CPU。

解决方案2：如果是冬天，你不必穿配套的袜子。我们是程序员。没有人需要知道，只要它有效。

解决方案3：分散工作。您希望异步执行如此复杂的CPU进程，而不阻塞UI。把那堆袜子塞进袋子里。只有在你需要的时候才找一双。这样，你的工作量就不那么明显了。

希望这有帮助！

每当你拿起袜子时，把它放在一个地方。然后你拿起的下一只袜子，如果它与第一只袜子不匹配，就把它放在第一只袜子旁边。如果是，那就有一对。这样，有多少种组合其实并不重要，而且你挑选的每一只袜子只有两种可能——要么它已经在你的袜子数组中匹配，要么它没有匹配，这意味着你将它添加到数组中的一个位置。

这也意味着你几乎肯定不会把所有袜子都放在阵列中，因为袜子会在搭配时被取下。