【编程练习题】从一百亿条地址数据中获取数量最多的Top10【热搜】-- MapReduce

场景

哈希分治法 
这是一个 ip 地址 127.0.0.1 
假设有100亿个这样的 ip 地址存在文件中 
这个文件大小大约是 100GB 
问题：要统计出100亿个 ip 中，重复出现次数最多的前10个

分析

100GB 几乎不可能一次加载进内存进行操作，所以必须要拆分 
那么可以利用分治的思想，把规模大的问题化小，然后解决各个小的问题，最后得出结果。

实现思路

• ipv4 地址是一个 32 位的整数，可以用 uint 保存。
• 我先设计一个哈希函数，把100个G的文件分成10000份，每份大约是 10MB，可以加载进内存了

例如：我设计一个简单的哈希函数是 f(ip) = ip % 10000，(ip 是个32位整数)
那么 5 % 10000 = 5，不管 5 在哪个地方 5 % 10000 的结果都是 5，这就保证了相同的 ip 会被放在同一个子文件中，
方便统计，相同的元素经过同一个哈希函数，得出的哈希值是一样的。
那么我把100亿个 ip，都进行 ip % 10000 的操作，就完成了 100GB 文件分解成 10000个子文件的任务了。
当然实际中哈希函数的选取很重要，尽量使得元素分布均匀，哈希冲突少的函数才是最好的。

记住，我把上面这个分解的过程叫做 Map，由一台叫 master 的计算机完成这个工作。

10MB 的小文件加进内存，统计出出现次数最多的那个ip

10MB 的小文件里面存着很多 ip，他们虽然是乱序的，但是相同的 ip 会映射到同一个文件中来！
那么可以用二叉树统计出现次数，二叉树节点保存（ip, count）的信息，把所有 ip 插入到二叉树中，如果这个 ip 不存在，
那么新建一个节点, count 标记 1，如果有，那么把 count++，最终遍历一遍树，就能找出 count 最大的 ip 了。

我把这个过程叫做 Reduce，由很多台叫 worker 的计算机来完成。 
每个 worker 至少要找出最大的前10个 ip 返回给 master，master 最后会收集到 10000 * 10 个 ip，大约 400KB，然后再找出最大的前 10 个 ip 就可以了。 
最简单的遍历10遍，每次拿个最大值出来就可以了，或者用快速排序，堆排序，归并排序等等方法，找出最大前 k 个数也行。

MapReduce

我刚刚除了介绍了一种海量数据的哈希分治算法之外，还穿插了一个谷歌的 MapReduce 分布式并行编程模型，原理就是上面说的那些了，有兴趣的可以去详细了解。

哈希函数是什么？哈希函数是把大空间的元素映射到一个小空间里。