设计一个用于负载均衡的数据结构，支持加入一台机器，撤出一台机器，在活跃的机器集合中"等概率"随机选中一台机器。以上三个操作要尽可能的快。
解答
用一个数组记录当前的活跃机器集，用一个hash记录某个机器在数组中的位置。对于等概率随机选中一台机器，random(数组长度)选中一台机器；对于加入一台机器，在数组最后添加，并记录在hash表中；对于撤出一台机器，先用hash表找到其在数组中的对应位置，用数组最后一个位置的机器和它交换，并在hash表中删除撤出的机器并修改被交换的机器的位置，这样做的目的是保证数组中不会出现空位，这样才能保证随机操作的正确性和高效。三个操作的时间复杂度均为O(1)。
面试官视角：
本题中描述的负载均衡是用于Web Server的负载均衡，并不是存储的负载均衡，所以无需考虑新增加的机器需要尽量多的承载访问请求，所以如果往一致性哈希(Consistent Hash)的方向考虑就错了。本题是纯粹的数据结构题，并非设计题。当看到加入一台机器和撤出一台机器的时候，自然会想到使用hash表来支持O(1)的插入和O(1)的删除。但普通的hash表是不支持等概率随机访问的。想要支持等概率随机访问，那最简单的方法当然是地址空间连续的数组。因此想到结合两种数据结构。剩下来需要解决的问题就是如果让数组支持O(1)的删除并让数组没有空位。一个思维误区是整体移动后面的数据。实际上由于数组所代表的内容是集合，无需保证其结果的连续性，因此采用类似堆中删除元素的操作方法――用最后一个元素覆盖待删除元素，即可解决问题。 本题的考点主要是对于各种数据结构的灵活使用，需要对数组，hash表，甚至堆有一定的了解。
Read full article from leetcode面试题6 负载均衡
No comments:
Post a Comment