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NG#3 - 字典

racing riverboats start

没有完成入门任务的参考安装入门

Racing Riverboats 是 Cairo 数据结构与算法任务 Think Cairo 的第三个任务,主要是使用字典查询数组中重复值的问题,共有两个小题。

列表中重复值的索引#

第一题「寻找鳄鱼」,本质上是在 array 中找到重复项,标记出 index 存到另一个 array 中。

array 中需要对比的子元素是个 struct,由 u32, u32, felt252 组成。起始数据是一个Array<Obstacle>

直接思路是用 Felt252Dict,循环 Obstacle 并 pop 出来放到 Felt252Dict 中,类似 solidity 中的mapping(index => struct),如果 get 有值,就记录 index,没有就 insert。

写出第一版代码后发现由于 Obstacle 子元素Array<felt252>不能 Copy,所以felt252Dict.get(index) -> Obstacle是不合法的。所以得换个思路。

如果不使用字典,采取 2 个循环套嵌,对比 Obstacle 把重复的都加到一个临时列表里,然后再找出 index,结果测试时 out of gas 了,实际花了 320 万,目标 180 万,需要优化。

分析测试用例的 gas limit ,2 个 Obstacle 直接对比一次的 gas 成本在 26100,测试用例里有 13 个 Obstacle,计算 1800000 gas 只能对比 69 次以下,而上面的算法全部遍历需要对比 78 次(1+2...+12)。所以需要减少对比的次数。

然后我采取了核心库dict 的测试用例 方法,用 Felt252Dict 存 index,如果拿到了就跳过,可以减少一些不必要的对比。但最终还是会超 gas,减少对比的次数已经无法再优化。所以需要单次对比的成本,具体来说是优化 Obstacle.description 的比较。

卡了一段时间没有思路后,找到 NG 的导师私聊,他给了思路先把 Obstacle 进行 hash 后可以复杂度 O (n) 一次达成目标。

那该如何把 struct 转为 hash 呢?一开始我把 Obstacle 的 #[derive(Drop)]改成了#[derive(Drop,Serde)],用以下代码获取 hash:

后来发现无法通过线上测试,因为 Obstacle 不能修改。

如果不修改 Obstacle,可以把 struct 中的所有属性手动打包再来 hash。

成功 hash 后,只需要往 dict 里 insert (index, hash) 和 get(index) 就能得到重复索引了。代码就能顺利通过测试。

中间还有很多 u_size 和 felt252 的互换,需要用intounwarp,你可以查文档解决。

这儿的另一个坑是,如果 index 是 0 且值也是 0,dict.get(0)dict.get(不存在索引)都返回 0,判断就会错误,无法通过后一题的相关测试。

这需要用 use nullable::{NullableTrait, match_nullable, FromNullableResult}; 库来解决,这部分建议看nullable 的源码学习。

总结一下,第一题的知识点有:

  • 如何 hash 一个 struct,
  • u_size 和 felt 的互相转换,
  • Felt252Dict 的 new, get 和 insert
  • nullable 的使用

循环中的条件语句返回 Option#

这题是返回最少需要跳几步能大于数组(河流),步长不能超过 3。如果第一格和最后一格是鳄鱼,返回 None。

思路:通过循环套嵌,每次跳跃判断 3,2,1,能跳就跳,步数 +=1;如果都不能跳,直接返回 Option::None,多次跳跃达成目标。

这题实现比较简单,拿到第一题得到的 index array 后,用 2 个 loop 解决。主要是测试会遇到 out of gas 的问题,也就是说判断空河流和判断起点终点是鳄鱼,都需提前判断以节省 gas。

建议对比测试用例,活用 print,看看每步跳到哪儿了。

有的坑第一题中已经说过,如果提前写好就不用再改。

最后提交 verify 后还有个小 bug 无法通过测试,需注意判断 loop 中断的条件是 river.len 还是 river.len-1。

这题涉及很多 loop 中返回值,cairo 中没有 return,容易出错,需要多修改。

还会练习到很多 Option 相关的的操作。

总结#

由于 cairo 的内存是不变的,并不能覆盖 slot,就需要一些技巧来达到 dict 的效果。熟悉相关操作对后续开发会很有帮助。

racing riverboats

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