如何高效實現多維度數據到唯一值的映射并支持前綴查詢？

高效實現多維度數據到唯一值映射并支持前綴查詢

本文介紹一種高效的哈希映射方案，將多維度數據映射到唯一值，并支持對特定維度前綴的快速查詢。 假設需要一個函數 f(a, b, c…)，將多個維度的數據映射到唯一的 ID，且 f(a, b) ≠ f(b, a)。 本文的目標是，已知部分維度 (例如 a, b)，如何快速查找所有以 a 為前綴的映射結果，例如 f(a, *)。

問題在于如何設計哈希映射，既能高效地進行多維度數據到唯一值的映射，又能快速地根據前綴進行查詢。簡單的哈希函數可以實現映射，但難以支持前綴查詢。

本文提出并比較兩種方案：

方案一：遍歷查找

這種方法直接遍歷整個哈希映射表，查找所有鍵包含指定前綴的條目。雖然簡單易懂，但效率較低，尤其是在數據量大的情況下。

方案二：前綴索引

該方案在進行數據映射時，同時構建一個前綴索引。索引結構可以是一個嵌套的map，例如 Map>，其中鍵是前綴，值是所有包含該前綴的唯一ID集合。 這樣，前綴查詢的效率將大大提高。

本文提供的Java代碼示例采用方案二，利用 HashMap 實現哈希映射，并使用 TreeMap 構建前綴索引，以保證查詢效率。 代碼中，復合鍵對象重寫了 hashCode 和 equals 方法，確保哈希映射的正確性。 前綴查詢利用 Java 8 的 Stream API 進行高效過濾和提取。

這種基于前綴索引的方案，在保證映射功能的同時，顯著提升了前綴查詢的效率，避免了遍歷整個哈希表帶來的性能瓶頸。 代碼簡潔易懂，充分利用了 Java 8 的特性，是一個高效且實用的解決方案。