使用倒排索引实现帖子搜索的交集查询
在开发搜索引擎时，为了提高用户查找信息的效率，小S设计了一个倒排索引（Inverted Index）系统。倒排索引的核心思想是为每个单词关联一个帖子ID的有序列表，这些帖子包含该单词。当用户查询多个关键词时，我们需要找到包含所有关键词的帖子集合，并按照特定顺序输出结果。
本文将通过一个具体问题讲解如何实现倒排索引的交集查询。
问题描述
给定两个单词的倒排链数组 a 和 b，需要找出同时包含这两个单词的帖子ID，并将结果按照从大到小的顺序返回。
示例
输入输出样例
样例1:
输入: a = [1, 2, 3, 7], b = [2, 5, 7]
输出: [7, 2]
样例2:
输入: a = [1, 4, 8, 10], b = [2, 4, 8, 10]
输出: [10, 8, 4]
样例3:
输入: a = [3, 5, 9], b = [1, 4, 6]
输出: []
样例4:
输入: a = [1, 2, 3], b = [1, 2, 3]
输出: [3, 2, 1]
解题思路
1. 集合交集运算
首先，两个倒排链是有序数组。为了找出它们的交集，可以将两个数组转化为集合，使用集合的交集运算 (&) 来快速计算出公共元素。
2. 排序
计算出的交集结果需要按从大到小的顺序输出。可以使用 Python 内置的 sorted() 函数，设置参数 reverse=True 实现降序排列。
实现代码
以下是完整的 Python 实现代码：
def solution(a, b):
# 使用集合的交集运算找到公共元素
intersection = set(a) & set(b)
# 将结果按从大到小的顺序排列
intersection = sorted(intersection, reverse=True)
return intersection
# 测试样例
if __name__ == '__main__':
print(solution([1, 2, 3, 7], [2, 5, 7]) == [7, 2]) # 样例1
print(solution([1, 4, 8, 10], [2, 4, 8, 10]) == [10, 8, 4]) # 样例2
print(solution([3, 5, 9], [1, 4, 6]) == []) # 样例3
print(solution([1, 2, 3], [1, 2, 3]) == [3, 2, 1]) # 样例4
代码解析
1. 集合交集
代码中的 set(a) & set(b) 使用集合操作符 & 计算出两个数组的交集。集合操作的效率很高，可以快速找到公共元素。
示例：
a = [1, 2, 3, 7]
b = [2, 5, 7]
intersection = set(a) & set(b) # 输出 {2, 7}
2. 排序
通过 sorted(intersection, reverse=True) 对交集结果进行降序排序，返回一个列表。
示例：
intersection = {2, 7}
sorted_result = sorted(intersection, reverse=True) # 输出 [7, 2]
3. 返回结果
最终返回的是一个按降序排列的列表形式，符合题目要求。
测试结果
样例测试
我们使用上述代码对题目给出的所有样例进行了测试，结果如下：
solution([1, 2, 3, 7], [2, 5, 7]) # 输出: [7, 2]
solution([1, 4, 8, 10], [2, 4, 8, 10]) # 输出: [10, 8, 4]
solution([3, 5, 9], [1, 4, 6]) # 输出: []
solution([1, 2, 3], [1, 2, 3]) # 输出: [3, 2, 1]
时间复杂度分析
- 集合操作： 转化为集合并求交集的时间复杂度为 (O(n + m))，其中 (n) 和 (m) 分别是数组
a和b的长度。 - 排序： 排序的时间复杂度为 (O(k \log k))，其中 (k) 是交集的大小。
综上，总时间复杂度为 (O(n + m + k \log k))，在实际场景中性能较优。
总结
-
简单的方法通常是最优的：
在解决问题时，我一开始也考虑过用双指针遍历两个数组来找交集。但后来发现，利用集合交集运算可以大幅简化代码，同时性能也不逊色。这让我意识到，在面对问题时，选择最直接的工具往往会带来更高效的解决方案。 -
对内置函数的熟悉程度很重要：
Python 提供了丰富的内置函数，例如set和sorted()，它们能够显著提高开发效率。熟悉这些工具，不仅能节省编写代码的时间，还能让代码更容易阅读和维护。 -
写测试用例的重要性：
每当完成一个功能后，验证代码的准确性至关重要。通过编写测试用例，我可以在多种输入场景下验证代码是否健壮，这样的习惯在实际项目中非常有用。
使用豆包AI工具的好处
-
快速发现问题的解决思路：
使用豆包AI工具时，我能够快速找到问题的核心解决方法。它提供的解答逻辑清晰、结构分明，可以让我更专注于代码实现和优化。 -
节省时间：
在调试或实现复杂功能时，豆包AI可以提供直接可运行的代码框架或提示，极大地缩短了开发时间。特别是在处理类似倒排索引这类通用问题时，效率提升尤为显著。 -
帮助提升思维能力：
虽然豆包AI给出了答案，但它也让我在阅读代码和优化解决方案时学到了很多新的技巧。例如，如何平衡代码的效率与可读性、如何巧妙利用内置函数等。 -
知识的补充与验证：
在解决这个问题的过程中，豆包AI工具不仅帮助验证了我的想法，还让我掌握了更优的实现方式。这种验证机制让我对最终的代码质量更有信心。
结语
通过解决这个问题，我不仅巩固了集合操作和排序的知识，还深刻体会到算法问题的解决方法可以多种多样，但找到最简洁、最优雅的方式才是编程的核心。而豆包AI工具则是高效解决问题和提升编程能力的得力助手。它不仅节省了时间，也让我有机会去深挖背后的算法逻辑。这次经验也让我更有信心去面对更复杂的问题挑战！
