Cracking the coding interview--Q12.2

题目

原文:

How would you design the data structures for a very large social network (Facebook, LinkedIn, etc)? Describe how you would design an algorithm to show the connection, or path, between two people (e.g., Me -> Bob -> Susan -> Jason -> You).

译文:

怎样为一个非常大的社交网络(如Facebook,Linkedln等)设计数据结构?描述你怎样设计一个算法展示任意两个人间联系(如:Me->Bob->Sunsan->Jason->You).

解答

下面转自:http://hawstein.com/posts/12.2.html

首先,我们先不去考虑数据规模。先从简单的入手。

我们可以把每个人看作一个结点,如果两个人之间是朋友,则这两个结点间有一条边, 这样一来我们就可以构建出一个图。假设我们将“人”这个类设计如下:

class Person { Person[] friends; // Other info } 

如果要找到两个人之间的联系,即两个人之间间隔着哪些人。我们就从其中的一个人开始, 做广度优先搜索(BFS)。(做双向的BFS会更快)

但是。。。数据规模太大了!

如果我们去处理Orkut或是Facebook上的数据,单台机器根本无法完成这个任务。 因此,我们考虑用多台机器来处理这个问题。这样一来,Person这个类就需要修改了。 在Person类中,我们存储朋友的ID,然后按照以下方式找到朋友:

对于每个朋友id:int machine_index = lookupMachineForUserID(id); 转到标号为machine_index的机器去 Person friend = lookupFriend(machine_index); 

对于这个问题,要考虑的优化和问题非常多,这里只列出一些。

优化:减少机器间的跳转次数

机器间的跳转是非常耗时的,因此我们不随机的跳转,而是进行批处理: 比如一个人,他其中的5个朋友在同一台机器上,那么跳转到那台机器后,一次性处理他们。

聪明地划分人与机器

由于同一国家的人更有可能是朋友,因此我们并不随机地把人分配到不同的机器上, 而是以国家,城市,州等进行划分。这样也可以减少机器间的跳转次数。

问题:广度优先搜索会标记已访问结点,对于这个问题,你怎么处理?

在这个问题中,有可能同时有许多人在搜索两人间的联系, 因此直接在原数据上做修改并不好。那怎么办呢?我们可以对每一个搜索, 使用一个哈希表来记录一个结点是否已经访问过。这样一来, 不同人的搜索之间就不会互相干扰。

其它问题

  1. 在真实的世界中,服务器有可能会出故障。你会怎么做?
  2. 你怎么利用缓存?
  3. 你是否一直搜索直到把图上的结点都遍历一次。如何决定什么时间停止搜索。
  4. 在真实世界中,你的朋友里,有一些人的朋友会更多。 那么通过他是否更有可能让你找到与特定某个人的联系。 你怎么利用这个数据来选择遍历的顺序。

下面是算法的示例代码:(java的,就不写成C++了)

public class Server { ArrayList<Machine> machines = new ArrayList<Machine>(); } public class Machine { public ArrayList<Person> persons = new ArrayList<Person>(); public int machineID; } public class Person { private ArrayList<Integer> friends; private int ID; private int machineID; private String info; private Server server = new Server(); public String getInfo() { return info; } public void setInfo(String info) { this.info = info; } public int[] getFriends() { int[] temp = new int[friends.size()]; for (int i = 0; i < temp.length; i++) { temp[i] = friends.get(i); } return temp; } public int getID() { return ID; } public int getMachineID() { return machineID; } public void addFriend(int id) { friends.add(id); } // Look up a person given their ID and Machine ID public Person lookUpFriend(int machineID, int ID) { for (Machine m : server.machines) { if (m.machineID == machineID) { for (Person p : m.persons) { if (p.ID == ID){ return p; } } } } return null; } // Look up a machine given the machine ID public Machine lookUpMachine(int machineID) { for (Machine m:server.machines) { if (m.machineID == machineID) return m; } return null; } public Person(int iD, int machineID) { ID = iD; this.machineID = machineID; } }

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