检查 10 亿个手机号码是不是重复

Posted 2023-02-23

【中文标题】检查 10 亿个手机号码是不是重复

【英文标题】：check 1 billion cell-phone numbers for duplicates检查 10 亿个手机号码是否重复

【发布时间】：2011-12-03 22:05:58

【问题描述】：

这是一道面试题：

有 10 亿个有 11 位数字的手机号码，它们随机存储在一个文件中，用于 例如 12345678910，第一个数字必须是 1。通过这些数字看是否有 一个有重复的，只看是否存在重复，如果发现重复， 返回 True，或返回 False。 仅允许 10 MB 内存。

这是我的解决方案：

使用 hash(num)%1000 将所有这些数字散列到 1000 个文件中，然后重复的应该落入同一个文件中。

经过哈希处理后，我得到了 1000 个小文件，每个小文件都包含 1 million 数字 at most，对吗？我不确定这个，我只是这样做1 billion / 1000 = 1 million。

然后为每个文件构建一个哈希表来存储每个数字和一个flag 代表它的出现。

我猜，用5 B代表数字，4 B代表较低的8 digits，1 B代表较高的3 digits；实际上1 bit 就足够了flag，因为我只需要找出重复是否存在，只需要多少次。但是如何将1 bit 标志应用于每个数字？我迷路了，所以我选择bool 作为标志，1 B 被占用。 所以最后，哈希表中的每个数字都将采用5B<for number> + 1B<for flag> + 4B<for the next-pointer> = 10B，然后每个文件将采用10M作为哈希表。

这是我的愚蠢解决方案，请给我一个更好的解决方案。

谢谢。

跟进：

如果这 10 亿个电话号码中有 no duplicates，给定一个 电话号码，如何找出给定的一个is or is not in这些1 十亿数字？ 使用尽可能少的内存。

我想出了 2 个解决方案，

电话号码可以用我上面说的5B表示，扫描文件，一次读一个号码，xor the given number with the one read from the file，如果结果是0，那么给定的在文件，这需要O(n) 时间，对吧？

Partition这些数字根据leading bit变成2 small files，也就是说，带有leading 1-bit的数字进入一个文件，leading 0-bit进入另一个文件，同时计算有多少个数字在每个文件中，如果给定的数字落入1-bit文件，并且1-bit文件的count是not full，则again partition根据secondary leading-bit的1-bit文件，并检查给定的数字递归地；如果 1 位文件 is full，那么给定的数字必须在文件中，这需要 O(logn) 时间，对吧？

【问题讨论】：

什么是十亿？ 1E9 ?

@wildplasser，是的，10^9。

从您的帖子的其余部分可以明显看出，但美国人似乎有一个奇怪的习惯，即混淆 xxxillions ;-)

这是不久前的特色问题之一（每周通讯）。愚蠢的是，我想在阅读答案之前自己考虑一下... :)

既然你以某种方式“拥有”了输入，你是不是已经使用了超过 10MB 的空间？如果那部分不算在内，一个简单的 O(n^2) 算法将仅使用 O(1) 额外

【参考方案1】：

经过哈希处理后，我得到了 1000 个小文件，每个小文件包含 1 最多百万，对吧

不正确，在极端情况下，一个文件可能包含所有数字。

根据数字的前 x 位或后 x 位创建文件（忽略开头的 1）。创建这些文件时，您实际上可以删除这些数字，因为它们在文件中是相等的。这比散列好很多，因为虽然所有数字仍然可以在一个文件中结束，但现在这些数字的范围是有限的，所以你可以将其放入 10MB。

每个数字都可以用一个简单的位来表示，因为您需要的唯一信息是该数字是否以前出现过。您不必存储实际数字，位的 地址 就是数字。在 10MB 中，您可以存储 80M 位，因此您需要 1G/80M = 12.5 个文件，但请记住，这些数字必须不同，因此您实际上需要 100 个文件 (x=2)。

最后，您不必创建这些文件，也可以多次扫描整个文件。在这种情况下，您可以在内存中有多个位图，因为一个不占用 10MB。

我强烈建议阅读这本书，它以一个几乎相同的示例开头：http://www.amazon.co.uk/Programming-Pearls-ACM-Press-Bentley/dp/0201657880

【讨论】：

一件事我不太明白，如果我现在有100 文件，但每个文件中的数字仍然在0000 0000 - 9999 9999 的范围内，对吧？无论如何，我仍然不能用80M bits 代表他们。

根据问题，第一个数字始终为 1，因此您也可以丢弃它，留下 7 个数字，这意味着您只需要一个超过 1 兆字节的位图来表示每个文件。

【参考方案2】：

不需要hash，10M = 83886080 bits，把每个数字放入[0, 83886080), [83886080, 83886080 * 2) ... [xx, 9999999999) (不考虑第一个数字), 大约999999999 / 83886080 = 120个文件，然后构建bit set，总共需要O(n)。

【讨论】：

@Dialectus 这只是你的理解，问题中没有提到。

@Dialectus 由于 OP 提出的解决方案还依赖于额外的磁盘存储，我认为可以肯定地说它是允许的，并且限制仅在 RAM 上。

我正在删除downvote，但我仍然认为限制是：您在磁盘上有一个大文件，除了读取该文件之外，您不能将磁盘用于其他任何事情。您还可以使用 10MB 的 RAM。如果这与 OP 的观点相冲突，那么我认为 OP 弄错了。

由于这是一个假设问题，因此允许磁盘交换是没有意义的，因为它只是一种较慢的 RAM 形式。很明显，辩证法是对的。

【参考方案3】：

面试问题只对使用的内存施加限制，而不是对提供答案所需的时间施加限制。

因此，这样实现这个问题是合理的：

take the first number
compare it to all numbers following it
take the second number
compare it to all numbers following it
...

这需要大量时间来处理十亿个数字 (O(n^2))，但不会占用超过 10MB 的内存空间。

【讨论】：

据了解，候选人将采用表现最佳的解决方案。对于 10 亿 O(n2) 的输入，面试官可能会寻找最糟糕的解决方案。不要忘记你会做大量的 IO 来匹配你的解决方案。

【参考方案4】：

最快的解决方案（在程序员开销方面也是如此：）

# Generate some 'phones'
yes 1 | perl -wne 'chomp; ++$a; print $_."$a\n";' > phones.txt

# Split phones.txt in 10MB chunks
split -C 10000000 phones.txt

# Sort each 10MB chunk with 10MB of memory
for i in x??; do sort -S 10M $i > $i.srt; echo -ne "$i.srt\0" >> merge.txt; done

# Merge the shorted chunks with 10MB of memory
sort -S 10M --files0-from=merge.txt -m > sorted.txt

# See if there is any duplicates
test -z $(uniq -d merge.txt)

检查内存使用限制是否满足 pmap $(pidof sort) 例如：

【讨论】：

upvoted.. 但请注意 split 看起来很可疑，它会拆分数字，这不是很酷:) 此外，100 个文件的合并部分是相当大的开销，这绝对不是最快的解决方案（就运行时间而言）。

@yi_H 是的，也给你投票，分裂是假的，应该是行号。我在拆分中将 -b 更改为 -C。

@piotr 那是什么语言？我无法从这些符号中得到任何东西

【参考方案5】：

您可以使用包含 m 位数组并使用 k 个哈希函数的布隆过滤器。 虽然我不确定您可能需要多少个哈希函数。

【参考方案6】：

您可以遵循 bitset 技术。参考这个问答：Find an integer not among four billion given ones