list1與list2求交集的方法總結! list1與list2求交集的方法總結!
一、有序集合求交集的方法有
a)二重for迴圈法,時間複雜度O(n*n)
b)拉鍊法,時間複雜度O(n)
c)水平分桶,多執行緒並行
d)bitmap,大大提高運算並行度,時間複雜度O(n)
e)跳錶,時間複雜度為O(log(n))
以下是方法的具體介紹:
方案一:for * for,土辦法,時間複雜度O(n*n)
每個搜尋詞命中的網頁是很多的,O(n*n)的複雜度是明顯不能接受的。倒排索引是在建立之初可以進行排序預處理,問題轉化成兩個有序的list求交集,就方便多了。
方案二:有序list求交集,拉鍊法
有序集合1{1,3,5,7,8,9}
有序集合2{2,3,4,5,6,7}
兩個指標指向首元素,比較元素的大小:
(1)如果相同,放入結果集,隨意移動一個指標
(2)否則,移動值較小的一個指標,直到隊尾
這種方法的好處是:
(1)集合中的元素最多被比較一次,時間複雜度為O(n)
(2)多個有序集合可以同時進行,這適用於多個分詞的item求url_id交集
這個方法就像一條拉鍊的兩邊齒輪,一一比對就像拉鍊,故稱為拉鍊法
方案三:分桶並行優化
資料量大時,url_id分桶水平切分+並行運算是一種常見的優化方法,如果能將list1<url_id>和list2<url_id>分成若干個桶區間,每個區間利用多執行緒並行求交集,各個執行緒結果集的並集,作為最終的結果集,能夠大大的減少執行時間。
舉例:
有序集合1{1,3,5,7,8,9, 10,30,50,70,80,90}
有序集合2{2,3,4,5,6,7, 20,30,40,50,60,70}
求交集,先進行分桶拆分:
桶1的範圍為[1, 9]
桶2的範圍為[10, 100]
桶3的範圍為[101, max_int]
於是:
集合1就拆分成
集合a{1,3,5,7,8,9}
集合b{10,30,50,70,80,90}
集合c{}
集合2就拆分成
集合d{2,3,4,5,6,7}
集合e{20,30,40,50,60,70}
集合e{}
每個桶內的資料量大大降低了,並且每個桶內沒有重複元素,可以利用多執行緒平行計算:
桶1內的集合a和集合d的交集是x{3,5,7}
桶2內的集合b和集合e的交集是y{30, 50, 70}
桶3內的集合c和集合d的交集是z{}
最終,集合1和集合2的交集,是x與y與z的並集,即集合{3,5,7,30,50,70}
方案四:bitmap再次優化
資料進行了水平分桶拆分之後,每個桶內的資料一定處於一個範圍之內,如果集合符合這個特點,就可以使用bitmap來表示集合:
如上圖,假設set1{1,3,5,7,8,9}和set2{2,3,4,5,6,7}的所有元素都在桶值[1, 16]的範圍之內,可以用16個bit來描述這兩個集合,原集合中的元素x,在這個16bitmap中的第x個bit為1,此時兩個bitmap求交集,只需要將兩個bitmap進行“與”操作,結果集bitmap的3,5,7位是1,表明原集合的交集為{3,5,7}
水平分桶,bitmap優化之後,能極大提高求交集的效率,但時間複雜度仍舊是O(n)
但bitmap需要大量連續空間,佔用記憶體較大
方案五:跳錶skiplist
有序連結串列集合求交集,跳錶是最常用的資料結構,它可以將有序集合求交集的複雜度由O(n)降至O(log(n))
集合1{1,2,3,4,20,21,22,23,50,60,70}
集合2{50,70}
要求交集,如果用拉鍊法,會發現1,2,3,4,20,21,22,23都要被無效遍歷一次,每個元素都要被比對,時間複雜度為O(n),能不能每次比對“跳過一些元素”呢?
跳錶就出現了:
集合1{1,2,3,4,20,21,22,23,50,60,70}建立跳錶時,一級只有{1,20,50}三個元素,二級與普通連結串列相同,集合2{50,70}由於元素較少,只建立了一級普通連結串列;如此這般,在實施“拉鍊”求交集的過程中,set1的指標能夠由1跳到20再跳到50,中間能夠跳過很多元素,無需進行一一比對,跳錶求交集的時間複雜度近似O(log(n)),這是搜尋引擎中常見的演算法。