第三届中国 Rust 开发者大会 Rust 与 算法 谢波 …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………… ...... …………………………………………………………………………… ……………… …………………………………………………………………………… ………………………. …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………….. 1 6 11 15 21 • 背景介绍 • 算法相关知识 • Rust 实现数据结构 • Rust 实现算法 • 总结及学习资源 背景介绍 • 个人信息 • 写作动机 • 可参考点 • 为什么 背景介绍 # 个人职业 # 与 Rust 结缘 # 前 GPT 时代作品 个人信息 结算及大数据系统研发工程师 的留给时间检验。不懂就学，技术写作更像一种共创， 要反复总结和修改 ( 费曼学习法 ) 。 写作本书给我的启示 基础、排序、查找、树、图 代码框、颜色、图片绘制均由 Latex 完成 可参考点 为什么 为什么讲这个话题？ 为什么要讲数据结构和算法两部分？ 算法相关知识 算法相关知识 • 抽象数据类型 • 时空复杂度 • 复杂度计算 • 基本数据结构复杂度 抽象数据类型 什么是抽象数据类型？

万能的 map 容器全家桶及其妙用举例 ( 本期 ) 5. 函子 functor 与 lambda 表达式知多少 6. 通过实战案例来学习 STL 算法库 7. C++ 标准输入输出流 & 字符串格式化 8. traits 技术，用户自定义迭代器与算法 9. allocator ，内存管理与对象生命周期 10. C++ 异常处理机制的前世今生 我们都要认真鞋习哦 我们都要认真鞋习哦 第一章：读取与写入 的元素类型是…… • set::value_type 是 V 。 • map::value_type 是 pair 。 • 这很合理，虽然只针对 K 排序，但实际上 K 和 V 是捆绑在一起的。 • pair 就是这样一个结构，前 K 后 V ，在内存中也是紧挨着。 k k k k k k k k k k k k v const_iterator 。 • 但是 map 只针对 K 进行排序， V 又不参与排序，完全可以随意改变。因此 C++ 之父 允许 map 的迭代器不 const ，而是让 pair 中的 K 单独加上 const 修饰， V 不加 const 。这样既能防止用户不小心修改了 K ，也能允许随意自由修改不参与排序的 V 。 k k k k k k k k k k k

到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 cpu 缓存机制 8.GPU 专题： wrap 调度，共享内存， barrier 9.并行算法实战： reduce ， scan ，矩阵乘法等 10.存储大规模三维数据的关键：稀疏数据结构 11.物理仿真实战：邻居搜索表实现 pbf 流体求解 12.C++ 在 ZENO 中的工程实践：从 今天，双核或者四核机器在多线程应用方面，其性能不见得的是单核机器的两倍或者四倍。 这一问题一直伴随 CPU 发展至今。 并发和并行的区别 • 运用多线程的方式和动机，一般分为两种。 • 并发：单核处理器，操作系统通过时间片调 度算法，轮换着执行着不同的线程，看起来 就好像是同时运行一样，其实每一时刻只有 一个线程在运行。目的：异步地处理多个不 同的任务，避免同步造成的阻塞。 • 并行：多核处理器，每个处理器执行一个线 时间复杂度（ time-efficiency ）与工作量复杂度（ work-efficiency ） • 在“小学二年级”算法课里，我们学过复杂度的概念，意思是算法执行所花费的时间取决于数据量 的大小 n ，比如 O(n²) 表示花费时间和数据量的平方成正比。 • 对于并行算法，复杂度的评估则要分为两种： • 时间复杂度：程序所用的总时间（重点） • 工作复杂度：程序所用的计算量（次要） •

lambda 表达式知多少 6. 通过实战案例来学习 STL 算法库 7. C++ 标准输入输出流 & 字符串格式化 8. traits 技术，用户自定义迭代器与算法 9. allocator ，内存管理与对象生命周期 set 和 vector 的区别 • 都是能存储一连串数据的容器 。 • 区别 1 ： set 会自动给其中的 元素从小到大排序，而 vector 会保持插入时的顺序。 • 区别 索引随机访问， set 则不行。 • 区别 4 ： set 中的元素可以高 效地按值查找，而 vector 则 低效。 set 的排序： string 会按“字典序”来排 • set 会从小到大排序，对 int 来 说就是数值的大小比较。那么对 字符串类型 string 要怎么排序 呢？ • 其实 string 类定义了运算符重 载 < ，他会按字典序比较两个 字符串。所谓字典序就是优先比 较两者第一个字符（按 较的结果返回。如果比到末尾都 相等且字符串长度一样，则视为 相等。 警告：千万别用 set 做字符串集合。 这样只会按字符串指针的地址去判断相等， 而不是所指向字符串的内容。 set 的排序：自定义排序函数 • set 作为模板类，其实有两 个模板参数： set • 第一个 T 是容器内元素的类 型，例如 int 或 string 等。 • 第二个 CompT

map 容器全家桶及其妙用举例 5. 函子 functor 与 lambda 表达式知多少 6. 通过实战案例来学习 STL 算法库 7. C++ 标准输入输出流 & 字符串格式化 8. traits 技术，用户自定义迭代器与算法 9. allocator ，内存管理与对象生命周期 ASCII 码 第 1 章 计算机如何表达字符 https://zh.wikipedia 字符串应用实战（作业） 第 10 章 课后作业 • 输入是一个文本文件 a.txt ： • 1 xxx • 4 yyyyyyy • 3 zzzz • 2 wwwww • 要求按照前面的数字排序，输 出到另一个文本文件 b.txt ： • 1 xxx • 2 wwwww • 3 zzzz • 4 yyyyyyy 非常感谢相依同学提供了这道有趣的题目：

@archibate ） 两种代码写法：分支 vs 三目运算符 两种使用方式：排序 vs 不排序 测试结果（均为 gcc -O3 ） 测试结果可视化 图表比较：分支 vs 无分支 分支 无分支 0 0.01 0.02 0.03 耗时（越低越好） 乱序 有序 • 传统的分支方法实现的 uppercase ，对于 排序过的数据明显比乱序时高效。 • 无分支的方法对于乱序和有序的数据一样 无分支的方法对于乱序和有序的数据一样 高效，性能吊打了传统的分支方法。 • 对于传统分支的做法，为什么排序了的更 高效？既然无分支更高效，我要怎样优化 才能让我的程序变成无分支的呢？那就来 看本期性能优化专题课吧！ 分支预测成败对性能的影响 排序为什么对有分支的版本影响那么大 为什么需要流水线 • 为了高效， CPU 的内部其实是一个流水 线 (pipeline) 。流水线的目的是能把原本 串行的一系列指令并行化。为了理解为什

客户 资产 合约 员工 手机号 设备 商品 商品 查询 / 操作 生活中无处不在的图 图分析技术分类 图查询 • 使用图数据库的查询语言进行点边搜索 图算法 • 中心性算法 • 社区算法 • 路径算法 • … 图深度学习 • 图嵌入 • 图卷积 • 图注意力网络 • 图自编码器 图查询及其应用场景 图查询 • 使用图数据库的查询语言进行点边的关联查询，可以快速完成传统数据库难以完成的 效利用硬件资源，高可用，高 可靠，故障自愈，低成本运维 HTAP Hybrid Transactional/Analytical Processing ，高性能图计算引 擎，预置 20 余种图计算算法 ，可扩展的分析引擎支持更复 杂的数据挖掘和机器学习场景 MPP Massively Parallel Processing 架构，大规模集群 分布式存储及并行计 算， Shared Nothing 高可用技术方案 基于 Chain Replication （ CRAQ ） 算法实现，进行数据副本处理，头 结点写，多结点读，支持读写分离 ，提供更好的并发查询能力 数据高可用实现 Chain Replication 数据高可用方案 服务高可用实现 系统中 Meta ， TS 服务采用主备架 构，基于 Raft 算法实现租约，进行 服务多活，保证图库不会出现单点 故障。 Raft 服务高可用方案

不打开 ） 128M 查询缓存区的最大长度，按照当前需求，一 倍一倍增加，本选项比较重要 sort_buffer_size 512K 128M 每个线程的排序缓存大小，一般按照内存可 以设置为 2M 以上，推荐是 16M ，该选项对 排序 order by ， group by 起作用 record_buffer 128K 64M 每个进行一个顺序扫描的线程为其扫描的每 张表分配这个大小的一个缓冲区，可以设置

到无锁并行 6.并行编程常用框架： OpenMP 与 Intel TBB 7.被忽视的访存优化：内存带宽与 cpu 缓存机制 8.GPU 专题： wrap 调度，共享内存， barrier 9.并行算法实战： reduce ， scan ，矩阵乘法等 10.存储大规模三维数据的关键：稀疏数据结构 11.物理仿真实战：邻居搜索表实现 pbf 流体求解 12.C++ 在 ZENO 中的工程实践：从 for_each 这个算法模板呢？ 我知道可以用 accumulate 啦！但是为了引出 lambda 表达式…… 近现代： C++11 引入了 lambda 表达式 现代： C++14 的 lambda 允许用 auto 自动推断类型 当代： C++17 CTAD / compile-time argument deduction / 编 译期参数推断 当代： C++17 引入常用数值算法 未来： 决这种需求，几乎总是在用 shared_ptr 的模式，于是 Java 和 Python 干 脆简化：一切非基础类型的对象都是浅拷贝，引用计数由垃圾回收机制自动管理。 • 因此，以系统级编程、算法数据结构、高性能计算为主要业务的 C++ ，才发展出了这些思 想，并将拷贝 / 移动 / 指针 / 可变性 / 多线程等概念作为语言基本元素存在。这些在我们的 业务里面是非常重要的，所以不可替代。

• ± 1.mmmmmmm 2^e • 类似于人类的科学计数法，不过是二进制。 著名的“快速浮点平方根算法” • 这个算法是 99 年被人从一个游戏源码中扒 出来的，作者号称是游戏界的大神卡马克 ，但是追根溯源，貌似这个算法存在的还 要更久远，原始作者已不可考，暂且称为 卡马克算法。 • 实际上就是把指数位除以了 2 ，作为牛顿 迭代的初始猜测值而已。看他的 i >> 1 这 里，就是把指数和底数都移动了