Для эффективного поиска в большом файле с бинарными данными вы можете использовать структуру данных B-tree или B+-tree. Эти структуры данных хорошо подходят для работы с файлами, так как позволяют быстро находить нужные записи, используя минимальное количество операций ввода/вывода.
Для создания файла-индекса и поиска записей с префиксом в заданных пределах вы можете использовать префиксное дерево (trie) или radix tree. Эти структуры данных эффективно хранят и быстро находят записи по заданному префиксу.
Для решения задачи с доступными ограничениями памяти, следует использовать следующий паттерн решения:
1. Чтение данных из большого файла по частям и добавление их в префиксное дерево для создания файла-индекса.
2. Запись индекса на диск после обработки каждой порции данных, чтобы не перегружать память.
3. При поиске записей с заданным префиксом, использование созданного файла-индекса для быстрого доступа к нужным записям.
В качестве примера реализации можно использовать язык программирования Python и библиотеку py-trie для создания префиксного дерева. Ниже представлен пример кода на Python для создания файла-индекса и поиска записей с префиксом:
```python
from pytrie import StringTrie
# Создание префиксного дерева для файла-индекса
trie = StringTrie()
# Чтение данных из файла и добавление их в префиксное дерево
with open('big_file.bin', 'rb') as file:
while True:
data_chunk = file.read(1024) # Чтение чанка данных
if not data_chunk:
break
# Представление данных как строки и добавление их в префиксное дерево
data_str = data_chunk.decode('utf-8')
for i in range(len(data_str) - 16):
prefix = data_str[i:i+16]
trie[prefix] = i # Используем индекс записи для поиска
# Запись созданного префиксного дерева в файл-индекс
trie.save('index_trie.dat')
# Поиск записей с префиксом
prefix_to_find = 'prefix'
index = trie.get(prefix_to_find)
# Чтение записи из большого файла по индексу
with open('big_file.bin', 'rb') as file:
file.seek(index)
record = file.read(20)
print(record)
```
Этот пример кода демонстрирует основные шаги создания файла-индекса и поиска записей с префиксом в заданном диапазоне. Помните, что в зависимости от объема данных и скорости обработки, возможно потребуется доработка алгоритма в соответствии с требованиями вашей задачи.