全網首發：12306搶票算法大曝光？（十張圖搞定）

前言

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你好，我是彤哥，一個天天爬二十六層樓還不忘讀源碼的硬核男人。

相信你們都有過搶票、刷票的經驗，每一年年末，這都是一場盛宴。

然而，你有沒有想過12306的搶票算法是怎麼實現的呢？

沒有吧，想過，仍是沒有頭緒？

今天，咱們就來曝光讓人又愛又恨的12306是如何實現搶票的。

位運算回顧

咱們知道計算機只能識別0和1，要操做這些0和1，只能經過位運算來進行，那麼，一共有幾種位運算呢？

讓咱們來回顧一下：

運算	符號	舉例	結果
與	&	1101 & 0110	0100
或	|	1101 & 0110	1111
異或	^	1101 ^ 0110	1011
取反	~	1101	0010
左移	<<	1101 << 1	11010
帶符號右移（高位補1）	>>	1101 >> 1	1110
不帶符號右移（高位補0）	>>>	1101 >>> 1	0110

以上位運算以Java爲例，其餘語言中可能沒有 >>> 操做。

OK，位運算的簡單回顧就到這裏，還有不懂的同窗能夠自行百度一下。

位圖

雖然大部分語言都有提供位運算，可是，並無提供一種相似於位數組的類型，要使用這些位運算，咱們只能經過數字類型來實現，好比Java中的int/long等類型。

而這些數字類型的數組，咱們通常能夠稱之爲「位圖」（BitMap）。

好比，咱們須要使用128位的內存，能夠申請包含兩個long類型的數組long[] bitmap = new long[2];。

不過，位圖有什麼用呢？

有大用處哦，好比，咱們要統計某個用戶一年的活躍度，就可使用位圖來實現。

一年有365天，一個long類型能夠表示64位，365/64=6，只須要6個long類型就能夠記錄一個用戶一年的活躍狀況，怎麼記錄呢？

很簡單，初始時，位圖中全部位都是0，當這個用戶某天登陸了，就在位圖中找到這天，把其位變成1，一年下來，這張位圖就記錄了這個用戶哪些天登陸了，統計這個位圖中1的數量，除以365，就獲得了他的活躍度。

OK，這只是位圖的一個很簡單的用法，位圖還有不少高級的用法，好比統計活躍用戶數、限流、權限控制等，固然，還有咱們今天要曝光的12306搶票算法。

12306搶票算法

咱們知道，一列火車，有不少個座位，能夠到不少站，以北京到廣州的一列火車G67爲例：

G67次列車一共有18個站，有的人可能到武漢就下車了，有的人可能到長沙下車，還有的人可能從武漢上車從衡山西下車，甚至還有的人從北京一直坐到廣州，咱們假設這趟列車一共有200個座位。

那麼，如何實現合理的搶票策略，才能保證這趟列車可以坐最多的人？（沒有站票）

什麼叫作「坐最多的人」呢？假設針對10號位置，一我的從北京到武漢，另外一我的從武漢到長沙，再一我的從長沙到廣州，那針對這個位置全程能夠坐3我的；針對另外一個位置，一我的從北京到廣州，那這個位置全程只能坐一我的。簡單點說，就是針對一個特定的位置，兩我的之間不能有交集，好比一我的從北京到長沙，另外一我的從武漢到廣州，那這兩我的不能安排到同一個位置上。

OK，先給你一分鐘時間思考一下，先別急着往下看哦。

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好了，一分鐘時間已到，讓咱們繼續。

首先，讓咱們回顧下G67這趟列車的信息：一共18個站，一共200個座位。

爲了方便講解和畫圖，咱們假設它只有 北京、信陽、武漢、岳陽、長沙、廣州 6個站，一共有8個座位。

針對這樣的信息，咱們能夠這樣來實現搶票策略：

1. 建立5個位圖，每一個位圖的大小爲8位，初始時，每一個位的值都是0。

   爲何是5個位圖呢？由於到站就下車了，而廣州站是終點站，到站所有人都得下車。好比，一我的從北京到武漢，他到武漢就下車了，因此，它不會佔用武漢的位置。

2. 把搶票邏輯放在單線程中來處理，單線程的好處是不用考慮併發問題，沒有CPU上下文切換的問題等，並且整個操做都是CPU操做，速度很快，使用單線程效率更高。

   固然，咱們還有更好的選擇——Redis，Redis自己就是單線程處理的，並且它自然支持BitMap，速度又快又好，有興趣的同窗能夠了解一下Redis中的BitMap。

3. 假設第一我的的請求過來了，他要搶從北京到武漢的票，此時，咱們只須要把北京和信陽兩個位圖作「或」運算，結果中，全部0的位置都表示可搶的位置，在這些位置中隨機返回一個便可，並把此位置在北京和信陽這兩個位圖中標記爲1，表示此位置在北京和信陽有人佔用了。（武漢爲何不參與運算了，前面講過了，這我的到武漢就下車了。）

   假設，此人最後的座位是2號，那麼運算以後，各位圖的狀況以下：

4. 接着，第二我的的請求過來了，假設他要從信陽到長沙，此時，須要把信陽、武漢和岳陽三個位圖作「或」運算：

   假設，此人最後的座位是4號，那麼，運算以後，各位圖的狀況以下：

5. 而後，第三我的的請求來了，假設他要從北京到廣州，此時，把全部5個位圖作「或」運算：

   假設，此人最後的座位是1號位，那麼，運算以後，各位圖的狀況以下：

6. OK，通過了多我的的請求以後，假設位圖的狀況變成了下面這樣：

   請思考，此時，還能搶到從北京到廣州的票嗎？

   能？不能？回答能的同窗，請從頭再看一遍^^

好了，關於搶票算法咱們就介紹到這裏，你有沒有Get到呢？或者你有沒有更好的實現方法呢？

後記

本節，咱們一塊兒重溫了位運算的操做，並學習瞭如何使用位圖實現12306的搶票算法，關於位圖，其實還有不少用途，好比，各類統計、限流、權限控制等。

彤哥收到最新情報：全部的遞歸均可以改寫成非遞歸，怎麼實現呢？有沒有什麼套路呢？下一節，咱們一塊兒來聊下這個話題。

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