在存储桶中查找编号最快的方法是什么？

Question

假设有5个存储桶，每个存储桶由一个对象表示，那么使用Java 8查找给定编号属于哪个存储桶的最快方法是什么？

例如：

List <Bucket> listOfBuckets = new ArrayList<>();

每个Bucket对象具有以下属性

"Buckets": [{
    "bucketName":"bucket1",
    "lowerBound":0,
    "upperBound":10
}, {
    "bucketName":"bucket2",
    "lowerBound":11,
    "upperBound":20
}, {
    "bucketName":"bucket3",
    "lowerBound":21,
    "upperBound":30
}]

对于{2,15,18,14,22}中的每个，找到相应的存储桶。

一种方法是遍历每个数字的列表，但是如果您正在检查存储桶中是否有庞大的数字列表，则这将成为一项开销。

Answer 1

仅作记录， java提供了内部使用存储桶的各种Map实现 （例如HashMap ）。 HashMap使用Java hashCode在内部将它们排列在存储桶中。 另外，还有其他具有其他属性的地图（ LinkedHashMap ， ConcurrentHashMap ，...）

甚至有标准的Java映射都不需要键的完全匹配 。 它们实现了NavigableMap接口。 （例如TreeMap ）

或者，（例如出于教育目的）如果您要从头开始开发，我将使用基于二进制搜索的算法或索引。

您可以应用“对分法”或“二进制搜索算法” 。 （另一方面，简单的迭代称为“线性搜索算法” ）。 二进制搜索将比线性搜索更有效，尤其是对于大型馆藏。

二进制搜索假定您的元素排列良好。 然后，从尝试中心元素开始（ index = length/2 ）。 如果索引包含正确的存储桶，则可以立即退出。 如果不是，则将索引的中心放在左侧或右侧。 重复直到找到为止。

在代码中：

if (bucket[index].startId > requiredId) index = index + (length-index)/2;
else if (bucket[index].stopId < requiredId) index = index - (length-index)/2;
else return bucket[index];

图表：下图显示了如何使用此算法在数字列表中搜索数字7：

另外（或另外），您可以在其顶部添加第二个（或第三个）存储桶层（如索引）。 （这也是一些数据库索引的工作方式 ）。 您的结构可能如下所示：

               bucket[1-70]
               /          \
            bucket[1-25]   bucket[25-70]
           /           \            ...
         bucket[1-15]  bucket[15-25]
          ...              ...

编辑：

目前尚未订购您的收藏。 如果您打算编写自己的算法，那么我会先解决它。 您可以简单地通过用TreeSet替换ArrayList来做到这一点。 每次添加元素时， TreeSet已经对元素进行TreeSet 。 但是有一个要求： 您的Bucket类需要实现Comparable接口和equals方法。

Answer 2

如果您的存储桶遵循上述示例中所示的模式，则可以编写如下的实用方法：

private int getBucketIndex(int number) {
    if(number between 0-10) return 0;
    if(number between 11-20) return 1;
    /*etc*/
}

public Bucket getBucket(int number) {
    return list.get(getBucketIndex(number));
}

Answer 3

您是否要为此专门使用Java 8？

list.stream()
    .map(n -> listOfBuckets.stream()
                            // Get rid of non-fitting buckets
                           .filter(b -> n >= b.lowerBound && n <= b.upperBound)
                           // Take the first fitting bucket found
                           .findFirst()
                           // No matching bucket? Throws NoSuchElementException 
                           .get()) 
    .collect(Collectors.toList())

请注意，无论如何，您都必须迭代列表，因此存储桶搜索将至少受到O（n）的限制。 因为存储桶的列表是常量（5），所以此搜索为O（5n），这意味着执行时间无论如何都呈线性增长。

如果您有可变数量的存储桶（例如m），则线性搜索为O（m），搜索将为O（n * m）或O（n ² ），这意味着执行时间随着数量的增加而呈抛物线增长。更多的水桶。 此时，您应该考虑使用价格较低的数据结构，例如树。 这将使正确的桶的搜索时间达到O（log m），总搜索将变为O（n log m），即对数增长，这比抛物线增长好得多。