Kata18:计算依赖关系

Kata18地址

在面向对象中,继承是非常重要的特性,有了继承我们才可以提取公共代码,实现多层抽象。

作为程序员通常不需要考虑依赖关系,这是编译器做的事。不过在这个Kata中,我们要模拟一回编译器,统计一下依赖关系。

假设有如下输入数据:

A B C
B C D

我们的程序应该输出每个类的所有依赖类:

A    B C D
B    C D

思路

最直接的思路就是根据输入存储每个类的直接依赖类,最后输出的时候通过递归来遍历出所有依赖类。这一步的代码比较简单我就不贴了,有一个需要注意的细节就是要去掉重复结果,我直接用了Python的set来做。

小坑

写完第一步之后,请用下面的数据测试一下:

A B
B C
C A

你的程序能正常处理吗?还是进入死循环了呢?

这个坑乍一看非常明显,但是真正思考问题的时候往往会忽略掉。

改动也很简单,我的做法是加入结果集的时候判断集合中是否已经有这个类,如果有就说明产生循环,直接返回。

万能cache

作者在这个Kata的最后提出了一个问题:处理规模巨大的数据时如何提高性能?

我思考了一下,由于依赖关系非常复杂,找出高性能的算法似乎并不可行,在遍历之前我们根本不知道依赖关系,因此也无法找出最优的遍历路线;而遍历之后我们已经得到了结果,这时即使找到最优遍历路线也已经没用了。另一种思路是在读输入数据的时候不断更新结果,但是这也是不现实的,因为计算结果就需要遍历之前的所有内容,这样每次读入新数据都需要遍历一次之前的所有内容,速度反而不如最后直接计算。

最后,我想到了简单好用的cache,数据很多的时候遍历过程必然会遍历很多共同节点,因此利用cache可以保证不重复计算,可以显著提高效率。Python中的cache可以用装饰器实现,非常方便。

直接上代码:

from functools import wraps 


depMap = {}


def add(name, deps):
    depMap[name] = deps.split()


def cache(func):
    caches = {}
    @wraps(func)
    def wrap(*args):
        if args[0] not in caches:
            caches[args[0]] = func(*args)
        return caches[args[0]]
    return wrap 

@cache
def listDeps(name, result):
    result.append(name)
    for dep in depMap[name]:
        if dep in depMap and dep not in result:
            result.append(dep)
            listDeps(dep, result)
    return result

add("A", "B")
add("B", "C")
add("C", "A")

print list(set(listDeps("C", [])))

这里我只输出了C的依赖,其他的同理。

问题

cache是万能的吗?显然不是,由于cache是内存存储,数据量巨大的时候可能导致内存耗尽,所以如果真的要应用在海量数据上,必须实现cache的淘汰算法,保证能在限量内存下运行,常见的算法无非就是什么淘汰最少使用啊淘汰最早内容啊,大家去搜一下就知道了。

Kata已经接近尾声了,虽然不是什么大工程,不过还是有不少收获,等全部做完我会写一篇心得。

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