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bob体育app谷歌(Google卡塔尔(قطر‎那多少个刁难程序员的难点解答 -IT界

谷歌面试未来的工程师的题目一向是很难的。但下面这些不同于以往你看到的那些,因为它们还需要你具备一定的计算和逻辑基础。

 

1.一排房子涂色的问题解答

Flashtext:大规模数据清洗的利器


在这篇文章中,我们将介绍一种新的关键字搜索和替换的算法:Flashtext 算法。Flashtext 算法是一个高效的字符搜索和替换算法。该算法的时间复杂度不依赖于搜索或替换的字符的数量。比如,对于一个文档有 N 个字符,和一个有 M 个词的关键词库,那么时间复杂度就是 O(N) 。这个算法比我们一般的正则匹配法快很多,因为正则匹配的时间复杂度是 O(M * N)。这个算法和 Aho Corasick 算法也有一点不同,因为它不匹配子字符串。

Flashtext 算法被设计为只匹配完整的单词。比如,我们输入一个单词 {Apple},那么这个算法就不会去匹配 “I like Pineapple” 中的 apple。这个算法也被设计为首先匹配最长字符串。在举个例子,比如我们有这样一个数据集 {Machine, Learning,Machine Learning},一个文档 “I like Machine Learning”,那么我们的算法只会去匹配 “Machine Learning” ,因为这是最长匹配。

这个算法我们已经在 Github 上面实现了,用的是 Python 语言。

问题:我们会有一排房子,你可以理解为“N”间,其中N是整数。每个房子可以涂成红色、绿色或蓝色。每幢房子和相邻间的房子必须是不一样的,因为每种颜色的成本不同,所以还要考虑到尽可能降低成本。

1. 介绍

在信息检索领域,关键字搜索和替代都是很常见的问题。我们经常想要在一个特定的文本中搜索特定的关键词,或者在文本中替代一个特定的关键词。

例如:

  1. 关键字搜索:假设我们有一个软件工程师的简历 (D),我们拥有一个 20k 的编程技巧词库 corpus = {Java, python, javascript, machien learning, …}。我们想要从这个词库 corpus 中哪些词在这个简历中出现了,即 corpus ∩ D。
  2. 关键字替换:另一个常用的用例是当我们有一个同义词的语料库(不同的拼写表示的是同一个单词),比如 corpus = {javascript: [‘javascript’, ‘javascripting’, ‘java script’], …} ,在软件工程师的简历中我们需要使用标准化的词,所有我们需要用一个标准化的词来替换不同简历中的同义词。

为了去解决上述这些问题,正则表达式是最常用的一个技术。虽然正则表达式可以很好的解决这个问题,但是当我们的数据量增大时,这个速度就会非常慢了。如果我们的文档达到百万级别时,那么这个运行时间将达到几天的量级。比如下面的图1,正则表达式在一个 10k 的词库中查找 15k 个关键词的时间差不多是 0.165 秒。但是对于 Flashtext 而言只需要 0.002 秒。因此,在这个问题上 Flashtext 的速度大约比正则表达式快 82 倍。

随着我们需要处理的字符越来越多,正则表达式的处理速度几乎都是线性增加的。然而,Flashtext 几乎是一个常量。在本文中,我们将着重讨论正则表达式与 Flashtext 之间的性能区别。我们还将详细的描述 Flashtext 算法及其工作原理,和一些基准测试。

1.1 用于关键字搜索的正则表达式

正则表达式是一种非常灵活和有用的模式匹配方式。比如我们在文本中搜索一个匹配 “d{4}”,它表示任何 4 位数字匹配,如 2017。我们利用 Python 代码可以实现这样一个功能,如下:

import re

compiled_regex = re.compile(r'b2017b|bd{4}b')
compiled_regex.findall('In 2017 2311 is my birthday.')

# output
['2017', '2311']
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这里 ‘b’ 用来表示单词边界,它会去匹配特殊字符,如 ‘space’,’period’,’new line’ 等。

1.2 用于关键字替换的正则表达式

我们也可以使用正则表达式来制作一个标准化术语的替换脚本,比如我们可以编写一个 Python 脚本来用 “javascript” 替换 “java script”。如下:

import re

re.sub(r"bjava scriptb", 'javascript', 'java script is awesome.')

# output
javascript is awesome.
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答案:这个问题可以建模变成一个“动态编程”问题的解决方法,这会有效地解决大范围的搜索和优化问题。

2. Flashtext

Flashtext 是一种基于 Trie 字典数据结构和 Aho Corasick 的算法。它的工作方式是,首先它将所有相关的关键字作为输入。使用这些关键字建立一个 trie 字典,如下图3所示:

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start 和 eot 是两个特殊的字符,用来定义词的边界,这和我们上面提到的正则表达式是一样的。这个 trie 字典就是我们后面要用来搜索和替换的数据结构。

2.1 利用 Flashtext 进行搜索

对于输入字符串(文档),我们对字符进行逐个遍历。当我们在文档中的字符序列 <b>word<b> 匹配到字典中的 word 时(start 和 eot 分别是字符序列的开始标签和结束标签),我们认为这是一个完整匹配了。我们将匹配到的字符序列所对应的标准关键字进行输出,具体如下:

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2.2 利用 Flashtext 进行替换

对于输入字符串(文档),我们对字符进行逐个遍历它。我们先创建一个空的字符串,当我们字符序列中的 <b>word<b> 无法在 Trie 字典中找到匹配时,那么我们就简单的原始字符复制到返回字符串中。但是,当我们可以从 Trie 字典中找到匹配时,那么我们将将匹配到的字符的标准字符复制到返回字符串中。因此,返回字符串是输入字符串的一个副本,唯一的不同是替换了匹配到的字符序列,具体如下:

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2.3 Flashtext 算法

Flashtext 算法那主要分为三部分,我们接下来将对每一部分进行单独分析:

  1. 构建 Trie 字典;
  2. 关键字搜索;
  3. 关键字替换;

2.3.1 构建 Trie 字典

为了构建 trie 字典,我们必须设立一个空的节点指向我们的空字典。这个节点被用作所有单词的起点。我们在字典中插入一个单词。这个单词中的下一个字符在本字典中作为关键字,并且这个指针需要再次指向一个空字典。这个过程不断重复,直到我们达到单词中的最后一个字符。当我们到达单词的末尾时,我们插入一个特殊的字符(eot)来表示词尾。

输入

关键词 w = c1c2c3…cn,其中 ci 表示一个输入字符。标准词我们用 s 来表示。

代码:用于 Flashtext 的初始化并向字典添加关键字

class FlashText(object):

    def __init__(self, case_sensitive=False):
        self._keyword = '_keyword_'   # end of term (eot) and key to store standardized name
        sef._white_space_chars = set(['.', 't', 'n', 'a', ' ', ','])
        self.keyword_trie_dict = dict()
        sefl.case_sensitive = case_sensitive

    def add_keyword(self, keyword, clean_name = None):
        if not clean_name and keyword:
            clean_name = keyword

        if keyword and clean_name:
            # if both keyword and clean_name are not empty.
            if not self.case_sensitive:
                # if not case_sensitive then lowercase the keyword
                keyword = keyword.lower()
            current_dict = self.keyword_trie_dict
            for letter in keyword:
                current_dict = current_dict.setdefault(letter, {})
            current_dict[self._keyword] = clean_name
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输出

上述程序将会创建一个字典,如图3所示。

2.3.2 关键字搜索

一旦我们将所有的词都添加到 trie 字典中,我们就可以在输入字符串中找到关键字。

输入

字符串 x = a1a2…an,其中 ai 是输入字符串 x 中的第 i 个字符。

代码:Python 代码用来获取字典中的输入字符串中的关键字。

def extract_keywords(self, sentence):
    keywords_extracted = []
    if not self.case_sensitive:
        # if not case_sensitive then lowercase the sentence
        sentence = sentence.lower()
    current_dict = self.keyword_trie_dict
    sequence_and_pos = 0
    idx = 0
    sentence_len = len(sentence)
    while idx < sentence_len:
        char = sentence[idx]
        # when we reach a character that might denote word end
        if char not in self.non_word_boundaries:
            # if eot is present in current_dict
            if self._keyword in current_dict or char in current_dict:
                # update longest sequence found
                sequence_found = None
                longest_sequence_found = None
                is_longer_seq_found = False
                if self._keyword in current_dict:
                    sequence_found = current_dict[self._keyword]
                    longest_sequence_found = current_dict[self._keyword]
                    sequence_end_pos = idx
                # re look for longest_sequence from this position
                if char in current_dict:
                    current_dict_continued = current_dict[char]
                    idy = idx + 1
                    while idy < sentence_len:
                        inner_char = sentence[idy]
                        if inner_char not in self.non_word_boundaries and self._keyword in current_dict_continued:
                            # update longest sequence found
                            longest_sequence_found = current_dict_continued[self._keyword]
                            sequence_end_ops = idy
                            is_longer_seq_found = True
                        if inner_char in current_dict_continued:
                            current_dict_continued = current_dict_continued[inner_char]
                        else:
                            break
                        idy += 1
                    else:
                        # end of sentence reached
                        if self._keyword in current_dict_continued:
                            # update longest sequence found
                            longest_sequence_found = current_dict_continued[self._keyword]
                            sequence_end_pos = idy
                            is_longer_seq_found = True
                    if is_longer_seq_found:
                        idx = sequence_end_pos
                current_dict = self.keyword_trie_dict
                if longest_sequence_found:
                    keywords_extracted.append(longest_sequence_found)
            else:
                # we reset current_dict
                current_dict = self.keyword_trie_dict
        elif char in current_dict:
            # char is present in current dictionary position
            current_dict = current_dict[char]
        else:
            # we reset current_dict
            current_dict = self.keyword_trie_dict
            # skip to end of word
            idy = idx + 1
            while idy < sentence_len:
                char = sentence[idy]
                if char not in self.non_word_boundaries:
                    break
                idy += 1
            idx = idy
        # if we are end of sentence and have a sequence discovered
        if idx + 1 >= sentence_len:
            if self._keyword in current_dict:
                sequence_found = current_dict[self._keyword]
                keywords_extracted.append(sequence_found)
        idx += 1

    return keywords_extracted
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输出

返回一个列表,输出字符串 x 中找到的所有标准化之后的字,如图 4 所示。

2.3.3 关键字替换

我们使用相同的字典用标准化的字来替换输入字符串中的关键字。

输入

输入字符串 x = a1a2…an,其中 ai 表示第 i 个字符。

代码:Python 代码用于从输入字符串中用标准词替换。

def replace_keywords(self, sentence):
    new_sentence = ''
    orig_sentence = sentence
    if not self.case_sensitive:
        sentence = sentence.lower()
    current_word = ''
    current_dict = self.keyword_trie_dict
    current_white_space = ''
    sequence_end_pos = 0
    idx = 0
    sentence_len = len(sentence)
    while idx < sentence_len:
        char = sentence[idx]
        current_word += orig_sentence[idx]
        # when we reach whitespace
        if char not in self.non_word_boundaries:
            current_white_space = char
            # if end is present in current_dict
            if self._keyword in current_dict or char in current_dict:
                # update longest sequence found
                sequence_found = None
                longest_sequence_found = None
                is_longer_seq_found = False
                if self._keyword in current_dict:
                    sequence_found = curretn_dcit[self._keyword]
                    longest_sequence_found = current_dict[self._keyword]
                    sequence_end_pos = idx

                # re look for longest_sequence from this position
                if char in current_dict:
                    current_dict_continued = current_dict[char]
                    current_word_continued = current_word
                    idy = idx + 1
                    while idy < sentence_len:
                        inner_char = sentence[idy]
                        current_word_continued += orig_sentence[idy]
                        if inner_char not in self.non_word_boundaries and self._keyword in current_dict_continuted:
                            # update longest sequence found
                            current_white_space = inner_char
                            longest_sequence_found = current_dict_continued[self._keyword]
                            sequence_end_pos = idy
                            is_longer_seq_found = True
                        if inner_char in current_dict_continued:
                            current_dict_continued = curretn_dict_continued[inner_char]
                        else:
                            break
                        idy += 1
                    else:
                        # end of sentence reached.
                        if self._keyword in current_dict_continued:
                            # update longest sequence found
                            current_white_space = ''
                            longest_sequence_found = current_dict_continued[self._keyword]
                            sequence_end_pos = idy
                            is_longer_seq_found = True
                    if is_longer_seq_found:
                        idx = sequence_end_pos
                        current_word = current_word_continued
                current_dict = self.keyword_trie_dict
                if longest_sequence_found:
                    new_sentence += longest_sequence_found + curretn_white_space
                    current_word = ''
                    current_white_space = ''
                else:
                    new_sentence += current_word
                    current_word = ''
                    current_white_space = ''
            else:
                # we reset current_dict
                current_dict = self.keyword_trie_dict
                new_sentence += current_word
                current_word = ''
                current_white_space = ''
        elif char in current_dict:
            # we can continue from this char
            current_dict = current_dict[char]
        else:
            # we reset current_dict
            current_dict = self.keyword_trie_dict
            # skip to end of word
            idy = idx + 1
            while idy < sentence_len:
                char  = sentence[idy]
                current_word += orig_sentence[idy]
                if char not in self.non_word_boundaries:
                    break
                idy += 1
            idx = idy
            new_sentence += current_word
            current_word = ''
            current_white_space = ''
        # if we are end of sentence and have a sequence disv=convered
        if idx + 1 >= sentence_len:
            if self._keyword in current_dict:
                sequence_found = current_dict[self._keyword]
                new_sentence += sequence_found
        idx += 1

    return new_sentence
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输出

在字符串 x 中找到需要替换的词,然后用标准词进行替换输出,如图 5 所示。

这里有代码可以供大家参考:C[i][c] = H[c] + min x belongs to {Red, Blue, Green} x belongs to c.

3. Flashtext 和正则表达式的基准测试

正如在图 1 和图 2 中所展示的,Flashtext 比正则表达式的处理速度要快很多。现在我们来做一些基准测试来更加说明这个问题。

3.1 关键字搜索

我们利用 Python 代码来实现这个关键字搜索的基准测试。首先,我们会随机创建一个 10K 的语料库。然后,我们将从单词列表中选择 1K 的词用来创建一个新的文档。

我们将从语料库中选择 k 个词,其中 k ∈ {0, 1000, 2000, .. , 20000}。我们将使用正则表达式和 Flashtext 分别对这个文档中的关键词进行搜索,然后对比分析。具体 Python 代码如下:

from flashtext.keyword import KeywordProcessor
import random
import re
import string
import time

def get_word_of_length(str_length):
    # generate a random word of given length
    return ''.join(random.choice(string.ascii_lowercase) for _ in range(str_length))

# generate a list of 100K words of randomly chosen size
all_words = [get_word_of_length(random.choice([3, 4, 5, 6, 7, 8])) for i in range(100000)]

print('Count  |  FlashText  | Regex  ')
print('------------------------------')
for keywords_length in [0, 1000, 5000, 10000, 15000]:
    # chose 1000 terms and create a string to search in.
    all_words_chosen = random.sample(all_words, 1000)
    story = ' '.join(all_words_chosen)

    # get unique keywrods from the list of words generated.
    unique_keywords_sublist = list(set(random.sample(all_words, keywords_length)))

    # compile Regex
    compiled_re = re.compile('|'.join([r'b' + keyword + r'b' for keyword in unique_keywords_sublist]))

    # add keywords to Flashtext
    keyword_processor = KeywordProcessor()
    keyword_processor.add_keywords_from_list(unique_keywords_sublist)

    # time the modules
    start = time.time()
    _ = keyword_processor.extract_keywords(story)
    mid = time.time()
    _ = compiled_re.findall(story)
    end = time.time()

    # print output
    print(str(keywords_length).ljust(6), '|', 
          "{0:.5f}".format(mid - start).ljust(9), '|', 
          "{0:.5f}".format(end - mid).ljust(9), '|')

    # output: Data for Figure 1
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3.2 关键词替换

下面的代码是用来做关键词替换的 Python 代码。

from flashtext.keyword import KeywordProcessor
import random
import string
import re
import time


def get_word_of_length(str_length):
    # generate a random word of given length
    return ''.join(random.choice(string.ascii_lowercase) for _ in range(str_length))

# generate a list of 100K words of randomly chosen size
all_words = [get_word_of_length(random.choice([3, 4, 5, 6, 7, 8])) for i in range(100000)]

print('Count  | FlashText | Regex    ')
print('-------------------------------')
for keywords_length in range(1, 20002, 1000):
    # chose 5000 terms and create a string to search in.
    all_words_chosen = random.sample(all_words, 5000)
    story = ' '.join(all_words_chosen)

    # get unique keywords from the list of words generated.
    unique_keywords_sublist = list(set(random.sample(all_words, keywords_length)))

    # compile regex
    # source: https://stackoverflow.com/questions/6116978/python-replace-multiple-strings
    rep = dict([(key, '_keyword_') for key in unique_keywords_sublist])
    compiled_re = re.compile("|".join(rep.keys()))

    # add keywords to flashtext
    keyword_processor = KeywordProcessor()
    for keyword in unique_keywords_sublist:
        keyword_processor.add_keyword(keyword, '_keyword_')

    # time the modules
    start = time.time()
    _ = keyword_processor.replace_keywords(story)
    mid = time.time()
    _ = compiled_re.sub(lambda m: rep[re.escape(m.group(0))], story)
    end = time.time()
    # print output
    print(str(keywords_length).ljust(6), '|',
          "{0:.5f}".format(mid - start).ljust(9), '|',
          "{0:.5f}".format(end - mid).ljust(9), '|',)

# output: Data for Figure 2
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3.3 结论

正如我们在上面看到的对比结果,Flashtext 在关键字搜索和替换上面比正则表达式都快很多。特别是在处理大规模数据的时候,这个优势会更加的显示被体现出来。

2.在一个句子中实现每个单词的反向字符

4. Flashtext 使用文档

4.1 安装

pip install flashtext
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4.2 使用例子

4.2.1 关键字提取

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor()
>>> # keyword_processor.add_keyword(<unclean name>, <standardised name>)
>>> keyword_processor.add_keyword('Big Apple', 'New York')
>>> keyword_processor.add_keyword('Bay Area')
>>> keywords_found = keyword_processor.extract_keywords('I love Big Apple and Bay Area.')
>>> keywords_found
>>> # ['New York', 'Bay Area']
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4.2.2 关键字替换

>>> keyword_processor.add_keyword('New Delhi', 'NCR region')
>>> new_sentence = keyword_processor.replace_keywords('I love Big Apple and new delhi.')
>>> new_sentence
>>> # 'I love New York and NCR region.'
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4.2.3 区分大小写字母

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor(case_sensitive=True)
>>> keyword_processor.add_keyword('Big Apple', 'New York')
>>> keyword_processor.add_keyword('Bay Area')
>>> keywords_found = keyword_processor.extract_keywords('I love big Apple and Bay Area.')
>>> keywords_found
>>> # ['Bay Area']
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4.2.4 关键字不清晰

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor()
>>> keyword_processor.add_keyword('Big Apple')
>>> keyword_processor.add_keyword('Bay Area')
>>> keywords_found = keyword_processor.extract_keywords('I love big Apple and Bay Area.')
>>> keywords_found
>>> # ['Big Apple', 'Bay Area']
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4.2.5 同时添加多个关键词

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor()
>>> keyword_dict = {
>>>     "java": ["java_2e", "java programing"],
>>>     "product management": ["PM", "product manager"]
>>> }
>>> # {'clean_name': ['list of unclean names']}
>>> keyword_processor.add_keywords_from_dict(keyword_dict)
>>> # Or add keywords from a list:
>>> keyword_processor.add_keywords_from_list(["java", "python"])
>>> keyword_processor.extract_keywords('I am a product manager for a java_2e platform')
>>> # output ['product management', 'java']
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4.2.6 删除关键字

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor()
>>> keyword_dict = {
>>>     "java": ["java_2e", "java programing"],
>>>     "product management": ["PM", "product manager"]
>>> }
>>> keyword_processor.add_keywords_from_dict(keyword_dict)
>>> print(keyword_processor.extract_keywords('I am a product manager for a java_2e platform'))
>>> # output ['product management', 'java']
>>> keyword_processor.remove_keyword('java_2e')
>>> # you can also remove keywords from a list/ dictionary
>>> keyword_processor.remove_keywords_from_dict({"product management": ["PM"]})
>>> keyword_processor.remove_keywords_from_list(["java programing"])
>>> keyword_processor.extract_keywords('I am a product manager for a java_2e platform')
>>> # output ['product management']
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有时候我们会将一些特殊符号作为字符边界,比如 空格, 等等。为了重新设定字边界,我们需要添加一些符号告诉算法,这是单词字符的一部分。

>>> from flashtext import KeywordProcessor
>>> keyword_processor = KeywordProcessor()
>>> keyword_processor.add_keyword('Big Apple')
>>> print(keyword_processor.extract_keywords('I love Big Apple/Bay Area.'))
>>> # ['Big Apple']
>>> keyword_processor.add_non_word_boundary('/')
>>> print(keyword_processor.extract_keywords('I love Big Apple/Bay Area.'))
>>> # []
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4.3 API 文档

具体的 API 文档,你可以点击这里进行查看。


问题:Convert “——— “my career stack” ———” to “”——— “ym reerac kcats” ———”.

参考

Stack overflow

Flashtext: github

Flashtext: paper

Flashtext: medium

Flashtext: API doc


答案:不仅仅是翻转每个字符,还需要采取一个更聪明的方式。

作者:chen_h

你可以通过翻转每个字符的方式解决这个问题,但有一个更聪明的叫递归的办法来解决它。这才是谷歌想要的结果:找到解决问题最聪明的工程师,而不仅仅是获得一个正确的解决方案。

微信号 & QQ:862251340

博客地址:

3.找到购买和出售股票的最好时间

问题:如果你只能购买和出售相同的股票份额,找到一个买入和卖出的最佳时间。

答案:记住你在买股票之前,可以把它卖掉。这一点限制实际上完全改变了问题的结果。所以,现在你要跟踪最低值指数。下面是整体解决方案:

为了有效地解决这个问题,你需要跟踪最低值的指数。你需要寻遍并发现最低值指数达到一个新的最小值。然后,比较最低值与当前元素的差异。在买进和卖出时的差异确定是最大的差异。

4.N个硬币一排怎么选最大

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