[leetcode/lintcode 题解] 一致性哈希 II Consistent Hashing II

[题目描述]

在 Consistent Hashing I 中我们介绍了一个比较简单的一致性哈希算法，这个简单的版本有两个缺陷：

1. 增加一台机器之后，数据全部从其中一台机器过来，这一台机器的读负载过大，对正常的服务会造成影响。
2. 当增加到 3 台机器的时候，每台服务器的负载量不均衡，为 1:1:2 。

为了解决这个问题，引入了 micro-shards 的概念，一个更好的算法是这样：

1. 将 360° 的区间分得更细。从 0~359 变为一个 0 ~ n-1 的区间，将这个区间首尾相接，连成一个圆。
2. 当加入一台新的机器的时候，随机选择在圆周中撒 k 个点，代表这台机器的 k 个 micro-shards 。
3. 每个数据在圆周上也对应一个点，这个点通过一个 hash function 来计算。
4. 一个数据该属于哪台机器负责管理，是按照该数据对应的圆周上的点在圆上顺时针碰到的第一个 micro-shard 点所属的机器来决定。

n 和 k 在真实的 NoSQL 数据库中一般是 2^64 和 1000 。

请实现这种引入了 micro-shard 的 consistent hashing 的方法。主要实现如下的三个函数：

1. create(int n, int k)
2. addMachine(int machine_id) // add a new machine, return a list of shard ids.
3. getMachineIdByHashCode(int hashcode) // return machine id

在线评测地址:

https://www.lintcode.com/problem/consistent-hashing-ii/?utm_source=sc-v2ex-fks

[样例]

样例 1:

输入: create(100, 3) addMachine(1) getMachineIdByHashCode(4) addMachine(2) getMachineIdByHashCode(61) getMachineIdByHashCode(91) 输出: [77,83,86] 1 [15,35,93] 1 2 

样例 2:

输入: create(10, 5) addMachine(1) getMachineIdByHashCode(4) addMachine(2) getMachineIdByHashCode(0) getMachineIdByHashCode(1) getMachineIdByHashCode(2) getMachineIdByHashCode(3) getMachineIdByHashCode(4) getMachineIdByHashCode(5) 输出: [2,3,5,6,7] 1 [0,1,4,8,9] 2 2 1 1 2 1 

[题解]

public class Solution { public int n, k; public Set<Integer> ids = null; public Map<Integer, List<Integer>> machines = null; // @param n a positive integer // @param k a positive integer // @return a Solution object public static Solution create(int n, int k) { // Write your code here Solution solution = new Solution(); solution.n = n; solution.k = k; solution.ids = new TreeSet<Integer>(); solution.machines = new HashMap<Integer, List<Integer>>(); return solution; } // @param machine_id an integer // @return a list of shard ids public List<Integer> addMachine(int machine_id) { // Write your code here Random ra = new Random(); List<Integer> random_nums = new ArrayList<Integer>(); for (int i = 0; i < k; ++i) { int index = ra.nextInt(n); while (ids.contains(index)) index = ra.nextInt(n); ids.add(index); random_nums.add(index); } Collections.sort(random_nums); machines.put(machine_id, random_nums); return random_nums; } // @param hashcode an integer // @return a machine id public int getMachineIdByHashCode(int hashcode) { // Write your code here int distance = n + 1; int machine_id = 0; for (Map.Entry<Integer, List<Integer>> entry : machines.entrySet()) { int key = entry.getKey(); List<Integer> random_nums = entry.getValue(); for (Integer num : random_nums) { int d = num - hashcode; if (d < 0) d += n; if (d < distance) { distance = d; machine_id = key; } } } return machine_id; } } 

[更多解法可参考]

https://www.jiuzhang.com/solution/longest-palindromic-substring/?utm_source=sc-v2ex-fks