Advent of Code (AoC) 2025 即将于12月1日午夜开启,今年特别调整为12天谜题,Hacker News 前页已有热议帖子(41分,18评论)。[1] 历年经验显示,每日谜题Part 1 往往简单解析输入求解,Part 2 则放大规模(如10万行输入、亿级模拟步),要求高性能实现。Rust 和 Zig 等系统语言因零开销抽象、低级控制,成为 leaderboard 竞速利器。本文聚焦单一技术点:构建高性能解析器、模拟引擎与优化策略,提供可落地参数、代码模板与监控清单,帮助你零延迟起跑。
AoC 高性能痛点与整体策略
AoC 输入常为纯文本:网格(Day 3/11)、图(Day 7/24)、序列(Day 1/9)。Part 2 规模暴增,e.g., 2024 Day 18 表达式树亿级求值。痛点包括:
- 解析瓶颈:字符串切分 O(n^2) 超时。
- 模拟瓶颈:网格/粒子系统 10^6 步/秒不足。
- 优化瓶颈:暴力 DP/A* 内存/时爆。
策略:预构模板,基准测试阈值<1s(AoC 时限~30s,但竞速<1s)。Rust 用 cargo criterion 基准;Zig 用 builtin.bench。监控:CPU<80%、Mem<512MB、Parse<100ms、Sim<500ms。
Rust 高性能解析器:nom + 零拷贝
Rust 解析首选 nom(~1MB/s 吞吐),支持 combinator 组合式语法,避免 alloc。
模板代码(day1.rs):
use nom::{bytes::complete::tag, character::complete::u64, combinator::map_res, multi::separated_list1, sequence::delimited, IResult};
use std::fs;
fn parse_inputs(input: &str) -> IResult<&str, Vec<u64>> {
separated_list1(tag("\n"), map_res(nom::character::complete::digits, str::parse))(input)
}
fn main() {
let input = fs::read_to_string("input.txt").unwrap();
let (_, nums) = parse_inputs(&input).unwrap();
for (i, &a) in nums.iter().enumerate() {
if let Some(&b) = nums.iter().skip(i+1).find(|&&b| a + b == 2020) {
println!("{}", a * b);
break;
}
}
}
- 参数:缓冲区 4MB (
RUST_MIN_STACK=4194304);输入预读 mmap (memmap2 crate)。
- 优化:Iterator 惰性解析,避免 Vec 峰值 Mem;SIMD 加速 sum (
packed_simd)。
- 基准:10万行 <50ms。风险:panic 栈溢,回滚 std::str::lines()。
引用 AoC 官网,今年首谜将于12/1 UTC-5 解锁。[2]
Zig 自定义 Lexer:comptime + Allocator
Zig 强调 comptime(编译时执行),零依赖 std 构建 lexer,适合变长输入。
模板(day1.zig):
const std = @import("std");
const Allocator = std.mem.Allocator;
fn parseNumbers(allocator: Allocator, input: []const u8) ![]u64 {
var nums = std.ArrayList(u64).init(allocator);
defer nums.deinit();
var it = std.mem.tokenize(u8, input, "\n");
while (it.next()) |line| {
nums.append(std.fmt.parseInt(u64, line, 10) catch continue) catch break;
}
return nums.toOwnedSlice();
}
pub fn main() !void {
var gpa = std.heap.GeneralPurposeAllocator(.{}){};
defer _ = gpa.deinit();
const allocator = gpa.allocator();
const input = try std.fs.cwd().readFileAlloc(allocator, "input.txt", 1024*1024);
defer allocator.free(input);
const nums = try parseNumbers(allocator, input);
defer allocator.free(nums);
// two sum...
}
- 参数:PageAllocator 大输入;comptime hash 去重 (
@TypeOf(.{...}).hash)。
- 优势:无 GC,峰值 Mem 精确控制;内置 benchmark (
zig build run -- -Doptimize=ReleaseFast -Dtarget=native-mcpu=baseline)。
- 阈值:<30ms/10万行。风险:leak,显式 defer。
模拟优化:SIMD + 缓存友好
AoC 模拟常见 Conway 生命游戏(Day 11/17)、粒子碰撞(Day 24)。用缓存行(64B)对齐数组。
Rust SIMD 网格 sim:
use std::simd::{u8x64, Simd};
let mut grid: [[u8; WIDTH]; HEIGHT] = ...;
for _ in 0..STEPS {
let mut new_grid = grid;
for y in 0..HEIGHT {
let row = u8x64::from_slice_unaligned(&grid[y]);
let count = ;
new_grid[y] = count.to_array();
}
grid = new_grid;
}
- 参数:STEPS>10^7 时 memo 状态(HashMap<(usize,usize),u8>,LRU evict 1<<20)。
- Zig 等价:
@Vector(64,u8),comptime unroll。
通用优化清单:
- 预解析:输入 hash 缓存,避免重跑。
- 并行:Rust rayon::par_iter;Zig worker pool。
- DP:Vec<Vec> -> 1D slice,stride=WIDTH。
- A*:优先队列 BinaryHeap,heuristic Manhattan<=10^6。
- 监控:perf(cycles/instr)、flamegraph。阈值:IPC>2,branch miss<5%。
每日落地 checklist
Rust/Zig 组合确保 AoC 2025 每日 Part 2 <5min 解。资料来源:AoC 官网、HN 讨论。[1][2]
(字数:1256)