Gopher面试中的Coding

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brantou
2017.08.27 23:03* 字数 1203

从四月份下半月开始,陆陆续续面试了几家公司,都是golang的岗位。每一次面试,侧重点都会有不同,有的会直接给过来一道试题, 然后边解题,边讲述自己的思路,然后面试官根据你的思路和你交流沟通;有的呢,让讲述自己最近做过的项目,遇到的难点, 自己怎么解决的问题思路,而无独有偶的呢,这样的面试中,都要需要展示编码能力。这篇文章就把自己最近面试中遇到的每一个编程问题, 分三步阐述出来:问题描述,解题思路,实际编程。

交替打印数字和字母

问题描述

使用两个 goroutine 交替打印序列,一个 goroutinue 打印数字, 另外一个goroutine打印字母, 最终效果如下 12AB34CD56EF78GH910IJ

解题思路

问题很简单,使用 channel 来控制打印的进度。使用两个 channel ,来分别控制数字和字母的打印序列, 数字打印完成后通过 channel 通知字母打印, 字母打印完成后通知数字打印,然后周而复始的工作。

实际编码

runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())
chan_n := make(chan bool)
chan_c := make(chan bool, 1)
done := make(chan struct{})

go func() {
  for i := 1; i < 11; i += 2 {
    <-chan_c
    fmt.Print(i)
    fmt.Print(i + 1)
    chan_n <- true
  }
}()

go func() {
  char_seq := []string{"A","B","C","D","E","F","G","H","I","J","K"}
  for i := 0; i < 10; i += 2 {
    <-chan_n
    fmt.Print(char_seq[i])
    fmt.Print(char_seq[i+1])
    chan_c <- true
  }
  done <- struct{}{}
}()

chan_c <- true
<-done

代码执行结果:

12AB34CD56EF78GH910IJ

看完上面的代码,是不是会有些疑惑,为什么 chan_c 需要缓存,而 chan_n 不需要呢?
当两个打印 goroutine 无限交替运行时,没有缓存是OK的, 但很明显上面的示例不是,打印数字的 goroutine 先退出,也就没有了 goroutine 来读取 chan_c 中的内容了, 而打印字母的 goroutine 就会阻塞在 chan_c <- true ,这样就导致了死锁。

随机抽奖

问题描述

用户随机抽奖,数据结构如下所示:

// map中,key代表名称,value代表成交单数
var users map[string]int64 = map[string]int64{
  "a": 10,
  "b": 6,
  "c": 3,
  "d": 12,
  "f": 1,
}

解决思路

从map中选取随机用户,拿到这个编码问题,有点懵逼,但仔细一想,只需把关注用户的区间,转变一下数据结构即解题。 把map转成array,思考起来就简单多了,原有问题变成了从0至n-1中选取一个数字,数字对应的用户即中奖用户。

实际编码

package main

import (
  "fmt"
  "math/rand"
  "time"
)

func GetAwardUserName(users map[string]int64) (name string) {
  sizeOfUsers := len(users)
  award_index := rand.Intn(sizeOfUsers)

  var index int
  for u_name, _ := range users {
    if index == award_index {
      name = u_name
      return
    }
    index += 1
  }
  return
}

func main() {
  var users map[string]int64 = map[string]int64{
    "a": 10,
    "b": 6,
    "c": 3,
    "d": 12,
    "e": 20,
    "f": 1,
  }

  rand.Seed(time.Now().Unix())
  award_stat := make(map[string]int64)
  for i := 0; i < 1000; i += 1 {
    name := GetAwardUserName(users)
    if count, ok := award_stat[name]; ok {
      award_stat[name] = count + 1
    } else {
      award_stat[name] = 1
    }
  }

  for name, count := range award_stat {
    fmt.Printf("user: %s, award count: %d\n", name, count)
  }

  return
}

代码执行结果:

user: f, award count: 178
user: d, award count: 152
user: b, award count: 159
user: e, award count: 182
user: c, award count: 170
user: a, award count: 159

权重抽奖

问题描述

数据结构和上面一致,只是问题发生变化,需要更加用户的成单数来抽奖,用户成单越多,中奖概率越高,结构如下所示:

// map中,key代表名称,value代表成交单数
var users map[string]int64 = map[string]int64{
  "a": 10,
  "b": 6,
  "c": 3,
  "d": 12,
  "f": 1,
}

解决思路

这一题是上一题的延伸,加了订单数进去,做为权重来为用户抽奖。此题和上面的问题如此的相似,可把上面的问题, 理解成所有的用户权重都相同的抽奖,而此题是权重不同的抽奖。解决此问题,依旧是把map转为数组来思考, 把各用户的权重,从前到后依次拼接到数轴上,数轴的起点到终点即时中奖区间,而随机数落到的那个用户的区间,那个用户即为中奖用户。

实际编码

package main

import (
  "fmt"
  "math/rand"
  "time"
)

func GetAwardUserName(users map[string]int64) (name string) {
  type A_user struct {
    Name   string
    Offset int64
    Num    int64
  }

  a_user_arr := make([]*A_user, 0)
  var sum_num int64
  for name, num := range users {
    a_user := &A_user{
      Name:   name,
      Offset: sum_num,
      Num:    num,
    }
    a_user_arr = append(a_user_arr, a_user)
    sum_num += num
  }

  award_num := rand.Int63n(sum_num)

  for index, _ := range a_user_arr {
    a_user := a_user_arr[index]
    if a_user.Offset+a_user.Num > award_num {
      name = a_user.Name
      return
    }
  }
  return
}

func main() {
  var users map[string]int64 = map[string]int64{
    "a": 10,
    "b": 5,
    "c": 15,
    "d": 20,
    "e": 10,
    "f": 30,
  }

  rand.Seed(time.Now().Unix())
  award_stat := make(map[string]int64)
  for i := 0; i < 10000; i += 1 {
    name := GetAwardUserName(users)
    if count, ok := award_stat[name]; ok {
      award_stat[name] = count + 1
    } else {
      award_stat[name] = 1
    }
  }

  for name, count := range award_stat {
    fmt.Printf("user: %s, award count: %d\n", name, count)
  }

  return
}

代码执行结果:

user: c, award count: 1667
user: f, award count: 3310
user: e, award count: 1099
user: d, award count: 2276
user: b, award count: 549
user: a, award count: 1099

感谢各位的评论,让我受益匪浅,上面代码确实有太多的槽点,感谢吐槽,代码更正如下:

func GetAwardUserName(users map[string]int64) (name string) {
  var sum_num int64
  for _, num := range users {
    sum_num += num
  }

  award_num := rand.Int63n(sum_num)

  var offset_num int64
  for _name, num := range a_user_arr {
    offset_num += num
    if award_num < offset_num {
      name = _name
      return
    }
  }
  return
}

由于一直以为Golang的map for range 是可重入的,但现实是前后两轮遍历到的 key 的顺序居然是被随机化的, 代码示例如下:

n_map := make(map[int]bool)
for i := 1; i <= 10; i++ {
  n_map[i] = true
}

for num, _ := range n_map {
  fmt.Print(num)
}
fmt.Print("\n")
for num, _ := range n_map {
  fmt.Print(num)
}
91257103468
46810325791

由于map的不可重入性, 以及 liguoqinjim 给出的 示例代码运行结果 证明了map的 for range 的伪随机性, 代码修改如下(在Playground 中可查看完整代码):

func GetAwardUserName(users map[string]int64) (name string) {
  var sum_num int64
  name_arr := make([]string, len(users))
  for u_name, num := range users {
    sum_num += num
    name_arr = append(name_arr, u_name)
  }

  award_num := rand.Int63n(sum_num)

  var offset_num int64
  for _, u_name := range name_arr {
    offset_num += users[u_name]
    if award_num < offset_num {
      name = u_name
      return
    }
  }
  return
}

上面代码,对于多次调用会有性能问题,每次都要重新计算 sum_num 和创建 name_arr, 使用闭包重新实现, 代码如下(在Playground 中可查看完整代码):

func GetAwardGenerator(users map[string]int64) (generator func() string) {
  var sum_num int64
  name_arr := make([]string, len(users))
  for u_name, num := range users {
    sum_num += num
    name_arr = append(name_arr, u_name)
  }

  generator = func() string {
    award_num := rand.Int63n(sum_num)

    var offset_num int64
    for _, u_name := range name_arr {
      offset_num += users[u_name]
      if award_num < offset_num {
        return u_name
      }
    }
    // 缺省返回,正常情况下,不会运行到此处
    return name_arr[0]
  }
  return
}

上面代码使用了闭包避免了多次抽奖时频繁的初始化, 但每次抽奖的复杂度O(n),很明显依旧有可优化的空间,可使用二分搜索来使复杂度降到 O(log n), 代码如下:

func GetAwardGenerator(users map[string]int64) (generator func() string) {
  var sum_num int64
  name_arr := make([]string, len(users))
  offset_arr := make([]int64, len(users))
  var index int
  for u_name, num := range users {
    name_arr[index] = u_name
    offset_arr[index] = sum_num
    sum_num += num
    index += 1
  }

  generator = func() string {
    award_num := rand.Int63n(sum_num)
    return name_arr[binary_search(offset_arr, award_num)]
  }
  return
}

func binary_search(nums []int64, target int64) int {
  start, end := 0, len(nums)-1
  for start <= end {
    mid := start + (end-start)/2
    if nums[mid] > target {
      end = mid - 1
    } else if nums[mid] < target {
      if mid+1 == len(nums) { // 最后一名中奖
        return mid
      }
      if nums[mid+1] > target {
        return mid
      }
      start = mid + 1
    } else {
      return mid
    }
  }

  return -1
}

总结

问题一来自一家公司 , 侧重于语言特性;问题二三来自另外一家公司 ,侧重于解决问题的思路;本人更喜欢第二种,很有启发性。 我之后会把其他自己认为比较有趣的编程任务,整理到此篇文章中,敬请期待。

golang
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