9.10扩展性与存储限制（二）——给定一个输入文件，包含40亿个非负整数。产生一个不在该文件中的整数。内存限制：1GB

/**

* 功能：给定一个输入文件，包含40亿个非负整数。产生一个不在该文件中的整数。内存限制：1GB

* 进阶：内存限制10MB。

*/

	/**
	 * 思路：
	 *
	 * 1）创建包含40个亿个比特的位向量。
	 * 	   位向量（BV,bit vector）其实就是数组，利用整数（或另一种数据类型）数组紧凑地储存布尔值。每个整数可存储一串32比特或布尔值。
	 * 2）将BV的所有元素初始化为0.
	 * 3）扫描文件中的所有数字（num），并调用BV.set(num,1)。
	 * 4）接着，再次从索引0开始扫描BV。
	 * 5）返回第一个值为0的索引。
	 *
	 *
	 * 值的确定：
	 * 1）2^32——>40亿个不同的整数，一个整数4个字节。
	 * 2）2^30字节——>1GB——>2^33bit——>80亿比特位。每一位映射一个不同的整数，可以存储之多80亿个不同的整数。
	 */
	long numberOfInts=((long)Integer.MAX_VALUE)+1;
	byte[] bitfield=new byte[(int) (numberOfInts/8)];

	public void findOpenNumber() throws FileNotFoundException{
		Scanner in=new Scanner(new FileReader("f:\\file.txt"));

		while(in.hasNext()){
			int n=in.nextInt();
			/*
			 *  使用OR操作符设置一个字节的第n位，找出bitfield中相对应的数字。
			 * （例如，10（十进制）将对应于字节数组中索引2的第2位）
			 */
			bitfield[n/8]=(byte) (1<<(n%8));
		}

		for(int i=0;i<bitfield.length;i++){
			for(int j=0;j<8;j++){
				/*
				 * 取回每个字节的各个比特。当发现某个比特为0时，即找到相对应的值。
				 */
				if((bitfield[i]&(1<<j))==0){
					System.out.println(i*8+j);
					return;
				}
			}
		}
	}

进阶：10MB

	/**
	 * 思路：对数据集进行两次扫描，就可以找出不在文件中的整数。可以将全部整数划分为同等大小的区块。
	 * 第一次扫描数组：确定每个数组的元素个数。
	 * 第二次扫描位向量：确定该范围内少的数字。
	 *
	 * bitSize::第一次扫描时每个块范围的大小。
	 * blockNum:第一次扫描时块的个数。
	 *
	 * 值的确定：
	 * 1）10MB——>2^23Byte。一个整数4个字节，因此，最多包含2^21个元素的数组。
	 * 2)bitSize=（2^32/blockNum）<=2^21,所以，blockNum>=2^11。
	 * 2^11<=bitSize<=2^26。
	 * 在这些条件下，挑选出越靠中间的值，那么，在任何时候所诉的内存就越少。
	 */

	int bitSize=1048576;
	int blockNum=4096;

	byte[] bitfield2=new byte[bitSize/8];
	int[] blocks=new int[blockNum];

	public void findOpenNumber2() throws FileNotFoundException{
		Scanner in=new Scanner(new FileReader("f:\\file.txt"));

		int starting=-1;
		while(in.hasNext()){
			int n=in.nextInt();
			blocks[n/bitfield2.length*8]++;
		}

		for(int i=0;i<blocks.length;i++){
			/*
			 * 若小于，则说明该块中至少少了一个数字
			 */
			if(blocks[i]<bitfield2.length*8){
				starting=i*bitfield2.length*8;
				break;
			}
		}

		in =new Scanner(new FileReader("f:\\file.txt"));
		while(in.hasNext()){
			int n=in.nextInt();
			if(n>=starting&&n<starting+bitfield2.length*8){
				bitfield2[(n-starting)/8]=(byte) (1<<((n-starting)%8));
			}
		}

		for(int i=0;i<bitfield2.length;i++){
			for(int j=0;j<8;j++){
				/*
				 * 取回每个字节的各个比特。当发现某个比特为0时，即找到相对应的值。
				 */
				if((bitfield2[i]&(1<<j))==0){
					System.out.println(i*8+j+starting);
					return;
				}
			}
		}

	}

版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。