问题
给定两个文件A和B， 分别有x，y行数据, 其中(x， y均大于10亿)，设备内存限制100M，该如何找出其中相同的记录?
思路
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处理该问题的困难主要是无法将这海量数据一次性读进内存中.
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一次性读不进内存中，那么是否可以考虑多次呢？如果可以，那么多次读入要怎么计算相同的值呢？
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我们可以用分治思想， 大而化小。相同字符串的值hash过后是相等的, 那么我们可以考虑使用hash取模, 将记录分散到n个文件中。这个n怎么取呢？PHP 100M内存，数组大约可以存100w的数据, 那么按a,b记录都只有10亿行来算, n至少要大于200。
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此时有200个文件，相同的记录肯定在同一个文件中，并且每个文件都可以全部读进内存。那么可以依次找出这200个文件中各自相同的记录，然后输出到同一个文件中，得到的最终结果就是a, b两个文件中相同的记录。
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找一个小文件中相同的记录很简单了吧，将每行记录作为hash表的key, 统计key的出现次数>=2就可以了。
实践
10亿个文件太大了，实操浪费时间，达到实践目的即可。
问题规模缩小为: 1M内存限制, a, b各有10w行记录, 内存限制可以用PHP的ini_set('memory_limit', '1M');来限制。
生成随机数用于填充文件:
/**
* 生成随机数填充文件
* Author: ClassmateLin
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* Site: https://www.classmatelin.top
* @param string $filename 输出文件名
* @param int $batch 按多少批次生成数据
* @param int $batchSize 每批数据的大小
*/
function generate(string $filename, int $batch=1000, int $batchSize=10000)
{
for ($i=0; $i<$batch; $i++) {
$str = '';
for ($j=0; $j<$batchSize; $j++) {
$str .= rand($batch, $batchSize) . PHP_EOL; // 生成随机数
}
file_put_contents($filename, $str, FILE_APPEND); // 追加模式写入文件
}
}
generate('a.txt', 10);
generate('b.txt', 10);
分割文件
- 将
a.txt,b.txt通过hash取模的方式分割到n个文件中.
/**
* 用hash取模方式将文件分散到n个文件中
* Author: ClassmateLin
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* @param string $filename 输入文件名
* @param int $mod 按mod取模
* @param string $dir 文件输出目录
*/
function spiltFile(string $filename, int $mod=20, string $dir='files')
{
if (!is_dir($dir)){
mkdir($dir);
}
$fp = fopen($filename, 'r');
while (!feof($fp)){
$line = fgets($fp);
$n = crc32(hash('md5', $line)) % $mod; // hash取模
$filepath = $dir . '/' . $n . '.txt'; // 文件输出路径
file_put_contents($filepath, $line, FILE_APPEND); // 追加模式写入文件
}
fclose($fp);
}
spiltFile('a.txt');
spiltFile('b.txt');
- 执行
splitFile函数, 得到如下图files目录的20个文件。
查找重复记录
现在需要查找20个文件中相同的记录, 其实也就是找一个文件中的相同记录，操作个20次。
- 找一个文件中的相同记录:
/**
* 查找一个文件中相同的记录输出到指定文件中
* Author: ClassmateLin
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* @param string $inputFilename 输入文件路径
* @param string $outputFilename 输出文件路径
*/
function search(string $inputFilename, $outputFilename='output.txt')
{
$table = [];
$fp = fopen($inputFilename, 'r');
while (!feof($fp))
{
$line = fgets($fp);
!isset($table[$line]) ? $table[$line] = 1 : $table[$line]++; // 未设置的值设1，否则自增
}
fclose($fp);
foreach ($table as $line => $count)
{
if ($count >= 2){ // 出现大于2次的则是相同的记录，输出到指定文件中
file_put_contents($outputFilename, $line, FILE_APPEND);
}
}
}
- 找出所有文件相同记录:
/**
* 从给定目录下文件中分别找出相同记录输出到指定文件中
* Author: ClassmateLin
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* @param string $dirs 指定目录
* @param string $outputFilename 输出文件路径
*/
function searchAll($dirs='files', $outputFilename='output.txt')
{
$files = scandir($dirs);
foreach ($files as $file)
{
$filepath = $dirs . '/' . $file;
if (is_file($filepath)){
search($filepath, $outputFilename);
}
}
}
- 到这里已经解决了大文件处理的空间问题，那么时间问题该如何处理? 单机可通过利用CPU的多核心处理，不够的话通过多台服务器处理。
完整代码
<?php
ini_set('memory_limit', '1M'); // 内存限制1M
/**
* 生成随机数填充文件
* Author: ClassmateLin
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* @param string $filename 输出文件名
* @param int $batch 按多少批次生成数据
* @param int $batchSize 每批数据的大小
*/
function generate(string $filename, int $batch=1000, int $batchSize=10000)
{
for ($i=0; $i<$batch; $i++) {
$str = '';
for ($j=0; $j<$batchSize; $j++) {
$str .= rand($batch, $batchSize) . PHP_EOL; // 生成随机数
}
file_put_contents($filename, $str, FILE_APPEND); // 追加模式写入文件
}
}
/**
* 用hash取模方式将文件分散到n个文件中
* Author: ClassmateLin
* Email: classmatelin.site@gmail.com
* Site: https://www.classmatelin.top
* @param string $filename 输入文件名
* @param int $mod 按mod取模
* @param string $dir 文件输出目录
*/
function spiltFile(string $filename, int $mod=20, string $dir='files')
{
if (!is_dir($dir)){
mkdir($dir);
}
$fp = fopen($filename, 'r');
while (!feof($fp)){
$line = fgets($fp);
$n = crc32(hash('md5', $line)) % $mod; // hash取模
$filepath = $dir . '/' . $n . '.txt'; // 文件输出路径
file_put_contents($filepath, $line, FILE_APPEND); // 追加模式写入文件
}
fclose($fp);
}
/**
* 查找一个文件中相同的记录输出到指定文件中
* Author: ClassmateLin
* Email: classmatelin.site@gmail.com
* Site: https://www.classmatelin.top
* @param string $inputFilename 输入文件路径
* @param string $outputFilename 输出文件路径
*/
function search(string $inputFilename, $outputFilename='output.txt')
{
$table = [];
$fp = fopen($inputFilename, 'r');
while (!feof($fp))
{
$line = fgets($fp);
!isset($table[$line]) ? $table[$line] = 1 : $table[$line]++; // 未设置的值设1，否则自增
}
fclose($fp);
foreach ($table as $line => $count)
{
if ($count >= 2){ // 出现大于2次的则是相同的记录，输出到指定文件中
file_put_contents($outputFilename, $line, FILE_APPEND);
}
}
}
/**
* 从给定目录下文件中分别找出相同记录输出到指定文件中
* Author: ClassmateLin
* Email: classmatelin.site@gmail.com
* Site: https://www.classmatelin.top
* @param string $dirs 指定目录
* @param string $outputFilename 输出文件路径
*/
function searchAll($dirs='files', $outputFilename='output.txt')
{
$files = scandir($dirs);
foreach ($files as $file)
{
$filepath = $dirs . '/' . $file;
if (is_file($filepath)){
search($filepath, $outputFilename);
}
}
}
// 生成文件
generate('a.txt', 10);
generate('b.txt', 10);
// 分割文件
spiltFile('a.txt');
spiltFile('b.txt');
// 查找记录
searchAll('files', 'output.txt');
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