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

我认为解决方案是结合视频编码的技术,即离散余弦变换。在数字视频中,不是将视频的亮度或颜色的变化记录为常规值,如110 112 115 116,而是从最后一个中减去每一个(类似于运行长度编码)。110 112 115 116变成110 2 3 1。这些值,2,3 1比原始值需要更少的比特。

So lets say we create a list of the input values as they arrive on the socket. We are storing in each element, not the value, but the offset of the one before it. We sort as we go, so the offsets are only going to be positive. But the offset could be 8 decimal digits wide which this fits in 3 bytes. Each element can't be 3 bytes, so we need to pack these. We could use the top bit of each byte as a "continue bit", indicating that the next byte is part of the number and the lower 7 bits of each byte need to be combined. zero is valid for duplicates.

当列表填满时,数字之间的距离应该越来越近,这意味着平均只有1个字节用于确定到下一个值的距离。7位值和1位偏移(如果方便的话),但可能存在一个“继续”值需要少于8位的最佳点。

总之,我做了一些实验。我使用随机数生成器,我可以将100万个排序过的8位十进制数字放入大约1279000字节。每个数字之间的平均间隔始终是99…

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1 million values
        int[] values = new int[1000000];

        // create random values up to 8 digits lrong
        Random random = new Random();
        for (int x=0;x<values.length;x++) {
            values[x] = random.nextInt(100000000);
        }
        Arrays.sort(values);

        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

        int av = 0;    
        writeCompact(baos, values[0]);     // first value
        for (int x=1;x<values.length;x++) {
            int v = values[x] - values[x-1];  // difference
            av += v;
            System.out.println(values[x] + " diff " + v);
            writeCompact(baos, v);
        }

        System.out.println("Average offset " + (av/values.length));
        System.out.println("Fits in " + baos.toByteArray().length);
    }

    public static void writeCompact(OutputStream os, long value) throws IOException {
        do {
            int b = (int) value & 0x7f;
            value = (value & 0x7fffffffffffffffl) >> 7;
            os.write(value == 0 ? b : (b | 0x80));
        } while (value != 0);
    }
}

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?

If the numbers are evenly distributed we can use Counting sort. We should keep the number of times that each number is repeated in an array. Available space is: 1 MB - 3 KB = 1045504 B or 8364032 bits Number of bits per number= 8364032/1000000 = 8 Therefore, we can store the number of times each number is repeated to the maximum of 2^8-1=255. Using this approach we have an extra 364032 bits unused that can be used to handle cases where a number is repeated more than 255 times. For example we can say a number 255 indicates a repetition greater than or equal to 255. In this case we should store a sequence of numbers+repetitions. We can handle 7745 special cases as shown bellow:

364032/(表示每个数字所需的位数+表示100万所需的位数)= 364032 / (27+20)=7745

到目前为止,这里还没有提到一个相当狡猾的技巧。我们假设您没有额外的方法来存储数据,但严格来说这并不正确。

解决问题的一种方法是做以下可怕的事情,任何人在任何情况下都不应该尝试:使用网络流量存储数据。不,我指的不是NAS。

你可以用以下方法对只有几个字节内存的数字进行排序:

首先取两个变量:COUNTER和VALUE。 首先将所有寄存器设置为0; 每次你收到一个整数I,增加COUNTER并将VALUE设置为max(VALUE, I); 然后向路由器发送数据集为I的ICMP echo请求报文。擦掉I,重复。 每次收到返回的ICMP包时,只需提取整数并在另一个回显请求中再次发送出去。这将产生大量的ICMP请求,其中包含整数。

Once COUNTER reaches 1000000, you have all of the values stored in the incessant stream of ICMP requests, and VALUE now contains the maximum integer. Pick some threshold T >> 1000000. Set COUNTER to zero. Every time you receive an ICMP packet, increment COUNTER and send the contained integer I back out in another echo request, unless I=VALUE, in which case transmit it to the destination for the sorted integers. Once COUNTER=T, decrement VALUE by 1, reset COUNTER to zero and repeat. Once VALUE reaches zero you should have transmitted all integers in order from largest to smallest to the destination, and have only used about 47 bits of RAM for the two persistent variables (and whatever small amount you need for the temporary values).

我知道这很可怕,我知道可能会有各种各样的实际问题,但我想这可能会让你们中的一些人发笑,或者至少会吓到你们。

假设这个任务是可能的。在输出之前,内存中会有一个百万个排序数字的表示。有多少种不同的表示法?由于可能有重复的数字,我们不能使用nCr(选择),但有一种叫做multichoose的操作,它适用于多集。

在0..99,999,999范围内有22e2436455种方法来选择一百万个数字。 这需要8,093,730位来表示每个可能的组合,或1,011,717字节。

所以理论上是可能的,如果你能想出一个合理(足够)的数字排序表。例如,一个疯狂的表示可能需要一个10MB的查找表或数千行代码。

但是,如果“1M RAM”意味着100万个字节,那么显然没有足够的空间。事实上,多5%的内存使它在理论上成为可能,这对我来说意味着表示必须非常有效,可能是不理智的。

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