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面试题:Python高效处理大量字符串忽略大小写比较及性能优化

现在有一个包含10万个字符串的列表,需要将其中所有忽略大小写后相同的字符串进行分组。请设计一个高效的算法,并使用Python代码实现。同时,分析代码的时间复杂度和空间复杂度,并说明如何进一步优化性能,以应对更大规模的数据。
19.4万 热度难度
编程语言Python

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试
  1. 算法设计思路
    • 可以使用字典来存储字符串忽略大小写后的形式作为键,将原字符串列表作为值。这样遍历列表时,对于每个字符串,先将其转换为小写形式,然后检查字典中是否已经存在该键。如果存在,将原字符串添加到对应的值列表中;如果不存在,创建新的键值对。
  2. Python代码实现
from collections import defaultdict


def group_strings(str_list):
    groups = defaultdict(list)
    for s in str_list:
        lower_s = s.lower()
        groups[lower_s].append(s)
    return list(groups.values())


  1. 时间复杂度分析
    • 假设列表中字符串的平均长度为 ( n ),列表长度为 ( m = 100000 )。
    • 遍历列表的时间复杂度为 ( O(m) ),对于每次遍历,将字符串转换为小写的时间复杂度为 ( O(n) ),在字典中查找和插入操作的平均时间复杂度为 ( O(1) )。
    • 所以总的时间复杂度为 ( O(m * n) )。
  2. 空间复杂度分析
    • 假设不考虑原输入列表占用的空间,字典中存储的键值对数量最多为 ( m ) 个(最坏情况下所有字符串忽略大小写后都不同),每个键的长度平均为 ( n ),每个值列表占用的空间取决于相同忽略大小写字符串的数量。
    • 所以空间复杂度为 ( O(m * n) )。
  3. 性能优化以应对更大规模数据
    • 内存优化
      • 如果内存有限,可以考虑分批处理数据。例如,将10万个字符串分批次读入内存进行处理,处理完一批后释放内存再处理下一批。
    • 时间优化
      • 如果字符串长度较长,可以考虑使用更高效的字符串哈希算法。在Python中,默认的哈希函数在处理长字符串时性能可能不是最优的。可以使用一些第三方库提供的哈希算法,例如 xxhash,它在处理大数据时速度更快。
      • 并行处理:如果机器是多核的,可以使用多线程或多进程并行处理部分字符串。例如,将字符串列表分成多个子列表,每个子列表由一个线程或进程独立处理,最后合并结果。

使用示例:

str_list = ["Apple", "banana", "APPLE", "Banana", "cherry"]
result = group_strings(str_list)
for group in result:
    print(group)