面试题：Rust模式匹配与复杂数据结构的性能优化

// 定义文件系统目录树的数据结构
enum FileType {
    Directory,
    File(String), // 文件名及扩展名
}

struct FileNode {
    name: String,
    file_type: FileType,
    children: Vec<FileNode>,
}

// 查找所有.txt文件路径的函数
fn find_txt_files(root: &FileNode) -> Vec<String> {
    let mut paths = Vec::new();
    match root.file_type {
        FileType::File(ref file_name) if file_name.ends_with(".txt") => {
            paths.push(root.name.clone());
        },
        FileType::Directory => {
            for child in &root.children {
                paths.extend(find_txt_files(child));
            }
        },
        _ => {}
    }
    paths
}

fn main() {
    // 构建一个简单的文件系统目录树示例
    let file1 = FileNode {
        name: "file1.txt".to_string(),
        file_type: FileType::File("file1.txt".to_string()),
        children: Vec::new(),
    };
    let file2 = FileNode {
        name: "file2.txt".to_string(),
        file_type: FileType::File("file2.txt".to_string()),
        children: Vec::new(),
    };
    let sub_dir = FileNode {
        name: "sub_dir".to_string(),
        file_type: FileType::Directory,
        children: vec![file1, file2],
    };
    let root = FileNode {
        name: "root".to_string(),
        file_type: FileType::Directory,
        children: vec![sub_dir],
    };

    let txt_files = find_txt_files(&root);
    println!("{:?}", txt_files);
}

性能优化

减少不必要的递归：在大规模数据结构中，递归调用会带来栈空间的开销。可以考虑将递归转换为迭代，使用栈来模拟递归过程，这样可以避免栈溢出问题。例如，使用std::collections::VecDeque作为栈来实现深度优先搜索（DFS）。
剪枝优化：在模式匹配过程中，如果某个分支明显不会包含.txt文件，可以提前终止该分支的搜索。例如，如果某个目录节点下没有任何文件（通过判断children是否为空），则可以直接跳过该节点的子树。
缓存中间结果：如果某些子树的搜索结果会被多次使用，可以考虑缓存这些结果。但要注意缓存的更新和管理，避免数据不一致。
并行处理：对于大规模数据结构，可以考虑并行处理不同的子树。Rust提供了rayon等库来实现并行迭代，将搜索任务分配到多个线程中执行，提高整体性能。

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面试题：Rust模式匹配与复杂数据结构的性能优化

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性能优化