挑选一个随机元素从一组
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02-07-2019 - |
题
我怎么随机挑选一个元素从一组?我特别感兴趣,在随机挑选一个元素 。或LinkedHashSet,在Java。解决方案用其他语文也是受欢迎的。
解决方案
int size = myHashSet.size();
int item = new Random().nextInt(size); // In real life, the Random object should be rather more shared than this
int i = 0;
for(Object obj : myhashSet)
{
if (i == item)
return obj;
i++;
}
其他提示
有点相关你知道吗:
java.util.Collections
用于改组整个集合: Collections.shuffle(List<?>)
和 Collections.shuffle(List<?> list, Random rnd)
。
使用ArrayList
和HashMap
的Java快速解决方案:[element - <!> gt;指数]。
动机:我需要一组带有RandomAccess
属性的项目,尤其是从集合中选择一个随机项目(参见pollRandom
方法)。二叉树中的随机导航不准确:树不是完美平衡的,这不会导致均匀分布。
public class RandomSet<E> extends AbstractSet<E> {
List<E> dta = new ArrayList<E>();
Map<E, Integer> idx = new HashMap<E, Integer>();
public RandomSet() {
}
public RandomSet(Collection<E> items) {
for (E item : items) {
idx.put(item, dta.size());
dta.add(item);
}
}
@Override
public boolean add(E item) {
if (idx.containsKey(item)) {
return false;
}
idx.put(item, dta.size());
dta.add(item);
return true;
}
/**
* Override element at position <code>id</code> with last element.
* @param id
*/
public E removeAt(int id) {
if (id >= dta.size()) {
return null;
}
E res = dta.get(id);
idx.remove(res);
E last = dta.remove(dta.size() - 1);
// skip filling the hole if last is removed
if (id < dta.size()) {
idx.put(last, id);
dta.set(id, last);
}
return res;
}
@Override
public boolean remove(Object item) {
@SuppressWarnings(value = "element-type-mismatch")
Integer id = idx.get(item);
if (id == null) {
return false;
}
removeAt(id);
return true;
}
public E get(int i) {
return dta.get(i);
}
public E pollRandom(Random rnd) {
if (dta.isEmpty()) {
return null;
}
int id = rnd.nextInt(dta.size());
return removeAt(id);
}
@Override
public int size() {
return dta.size();
}
@Override
public Iterator<E> iterator() {
return dta.iterator();
}
}
这比接受的答案中的for-each循环更快:
int index = rand.nextInt(set.size());
Iterator<Object> iter = set.iterator();
for (int i = 0; i < index; i++) {
iter.next();
}
return iter.next();
for-each构造在每个循环上调用Iterator.hasNext()
,但是从index < set.size()
开始,该检查是不必要的开销。我看到速度提高10-20%,但是YMMV。 (此外,这无需添加额外的返回语句即可编译。)
请注意,此代码(以及大多数其他答案)可以应用于任何集合,而不仅仅是Set。通用方法形式:
public static <E> E choice(Collection<? extends E> coll, Random rand) {
if (coll.size() == 0) {
return null; // or throw IAE, if you prefer
}
int index = rand.nextInt(coll.size());
if (coll instanceof List) { // optimization
return ((List<? extends E>) coll).get(index);
} else {
Iterator<? extends E> iter = coll.iterator();
for (int i = 0; i < index; i++) {
iter.next();
}
return iter.next();
}
}
如果要在Java中执行此操作,则应考虑将元素复制到某种随机访问集合(例如ArrayList)中。因为,除非您的设置很小,否则访问所选元素将是昂贵的(O(n)而不是O(1))。 [编辑:列表副本也是O(n)]
或者,您可以查找更符合您要求的其他Set实现。来自Commons Collections的 ListOrderedSet 看起来很有希望。
在Java中:
Set<Integer> set = new LinkedHashSet<Integer>(3);
set.add(1);
set.add(2);
set.add(3);
Random rand = new Random(System.currentTimeMillis());
int[] setArray = (int[]) set.toArray();
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
System.out.println(setArray[rand.nextInt(set.size())]);
}
List asList = new ArrayList(mySet);
Collections.shuffle(asList);
return asList.get(0);
Clojure解决方案:
(defn pick-random [set] (let [sq (seq set)] (nth sq (rand-int (count sq)))))
Perl 5
@hash_keys = (keys %hash);
$rand = int(rand(@hash_keys));
print $hash{$hash_keys[$rand]};
这是一种方法。
C++。这应该是合理的快速,因为它不需要重复在整个组或分类。这应该工作的最现代的编译器,假设他们的支持 tr1.如果不是,可能需要使用提升。
的 提高文档 是的有用来解释这一点,甚至如果你不使用提升。
诀窍就是使用事实上,数据已被分成桶,快速识别一个随机选择的桶(有适当的概率)。
//#include <boost/unordered_set.hpp>
//using namespace boost;
#include <tr1/unordered_set>
using namespace std::tr1;
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
using namespace std;
int main() {
unordered_set<int> u;
u.max_load_factor(40);
for (int i=0; i<40; i++) {
u.insert(i);
cout << ' ' << i;
}
cout << endl;
cout << "Number of buckets: " << u.bucket_count() << endl;
for(size_t b=0; b<u.bucket_count(); b++)
cout << "Bucket " << b << " has " << u.bucket_size(b) << " elements. " << endl;
for(size_t i=0; i<20; i++) {
size_t x = rand() % u.size();
cout << "we'll quickly get the " << x << "th item in the unordered set. ";
size_t b;
for(b=0; b<u.bucket_count(); b++) {
if(x < u.bucket_size(b)) {
break;
} else
x -= u.bucket_size(b);
}
cout << "it'll be in the " << b << "th bucket at offset " << x << ". ";
unordered_set<int>::const_local_iterator l = u.begin(b);
while(x>0) {
l++;
assert(l!=u.end(b));
x--;
}
cout << "random item is " << *l << ". ";
cout << endl;
}
}
上面的解决方案就延迟而言,但不保证选择每个索引的概率相等
如果需要考虑,请尝试水库采样。 http://en.wikipedia.org/wiki/Reservoir_sampling 。
Collections.shuffle( )(由少数人建议)使用一种这样的算法。
既然你说<!>“欢迎其他语言的解决方案<!>”,这里是Python的版本:
>>> import random
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
3
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
4
你不能只获得集合/数组的大小/长度,生成0和大小/长度之间的随机数,然后调用索引与该数字匹配的元素吗? HashSet有一个.size()方法,我很确定。
在伪代码中 -
function randFromSet(target){
var targetLength:uint = target.length()
var randomIndex:uint = random(0,targetLength);
return target[randomIndex];
}
PHP,假设<!> quot; set <!> quot;是一个数组:
$foo = array("alpha", "bravo", "charlie");
$index = array_rand($foo);
$val = $foo[$index];
Mersenne Twister函数更好,但在PHP中没有MT等价的array_rand。
图标有一个集合类型和一个随机元素运算符,一元< !>“?<!>”,所以表达式
? set( [1, 2, 3, 4, 5] )
将产生1到5之间的随机数。
当程序运行时,随机种子初始化为0,因此在每次运行时产生不同的结果randomize()
在C#
Random random = new Random((int)DateTime.Now.Ticks);
OrderedDictionary od = new OrderedDictionary();
od.Add("abc", 1);
od.Add("def", 2);
od.Add("ghi", 3);
od.Add("jkl", 4);
int randomIndex = random.Next(od.Count);
Console.WriteLine(od[randomIndex]);
// Can access via index or key value:
Console.WriteLine(od[1]);
Console.WriteLine(od["def"]);
Javascript解决方案;)
function choose (set) {
return set[Math.floor(Math.random() * set.length)];
}
var set = [1, 2, 3, 4], rand = choose (set);
或者:
Array.prototype.choose = function () {
return this[Math.floor(Math.random() * this.length)];
};
[1, 2, 3, 4].choose();
在lisp中
(defun pick-random (set)
(nth (random (length set)) set))
在Mathematica中:
a = {1, 2, 3, 4, 5}
a[[ ⌈ Length[a] Random[] ⌉ ]]
或者,在最近的版本中,只需:
RandomChoice[a]
这得到了一次投票,也许是因为它没有解释,所以这里有一个:
Random[]
生成0到1之间的伪随机浮点数。这将乘以列表的长度,然后使用ceiling函数向上舍入到下一个整数。然后从a
中提取该索引。
由于哈希表功能经常使用Mathematica中的规则完成,并且规则存储在列表中,因此可以使用:
a = {"Badger" -> 5, "Bird" -> 1, "Fox" -> 3, "Frog" -> 2, "Wolf" -> 4};
如何
public static <A> A getRandomElement(Collection<A> c, Random r) {
return new ArrayList<A>(c).get(r.nextInt(c.size()));
}
这与接受的答案(Khoth)相同,但删除了不必要的size
和i
变量。
int random = new Random().nextInt(myhashSet.size());
for(Object obj : myhashSet) {
if (random-- == 0) {
return obj;
}
}
虽然废除了上述两个变量,但上述解决方案仍然是随机的,因为我们依赖于随机(从随机选择的索引开始)在每次迭代中逐渐减少0
。
不幸的是,在任何标准库集合容器中都无法有效地完成(优于O(n))。
这很奇怪,因为向哈希集和二进制集添加随机选择函数非常容易。在不稀疏的哈希集中,您可以尝试随机条目,直到获得命中。对于二叉树,您可以在左子树或右子树之间随机选择,最多为O(log2)步。我已经实现了下面的演示:
import random
class Node:
def __init__(self, object):
self.object = object
self.value = hash(object)
self.size = 1
self.a = self.b = None
class RandomSet:
def __init__(self):
self.top = None
def add(self, object):
""" Add any hashable object to the set.
Notice: In this simple implementation you shouldn't add two
identical items. """
new = Node(object)
if not self.top: self.top = new
else: self._recursiveAdd(self.top, new)
def _recursiveAdd(self, top, new):
top.size += 1
if new.value < top.value:
if not top.a: top.a = new
else: self._recursiveAdd(top.a, new)
else:
if not top.b: top.b = new
else: self._recursiveAdd(top.b, new)
def pickRandom(self):
""" Pick a random item in O(log2) time.
Does a maximum of O(log2) calls to random as well. """
return self._recursivePickRandom(self.top)
def _recursivePickRandom(self, top):
r = random.randrange(top.size)
if r == 0: return top.object
elif top.a and r <= top.a.size: return self._recursivePickRandom(top.a)
return self._recursivePickRandom(top.b)
if __name__ == '__main__':
s = RandomSet()
for i in [5,3,7,1,4,6,9,2,8,0]:
s.add(i)
dists = [0]*10
for i in xrange(10000):
dists[s.pickRandom()] += 1
print dists
我得到[995,975,971,995,1057,1004,966,1052,984,1001]作为输出,所以分布接缝很好。
我为自己努力解决同样的问题,而且我还没有确定天气,这个更高效的选择的性能增益值得使用基于python的集合的开销。我当然可以对它进行改进并将其转换为C,但这对我来说太过分了:)
在Java 8中:
static <E> E getRandomSetElement(Set<E> set) {
return set.stream().skip(new Random().nextInt(set.size())).findFirst().orElse(null);
}
PHP,使用MT:
$items_array = array("alpha", "bravo", "charlie");
$last_pos = count($items_array) - 1;
$random_pos = mt_rand(0, $last_pos);
$random_item = $items_array[$random_pos];
为了好玩,我写了一个基于拒绝采样的RandomHashSet。有点hacky,因为HashMap不允许我们直接访问它的表,但它应该可以正常工作。
它不使用任何额外的内存,查找时间为O(1)摊销。 (因为java HashTable很密集)。
class RandomHashSet<V> extends AbstractSet<V> {
private Map<Object,V> map = new HashMap<>();
public boolean add(V v) {
return map.put(new WrapKey<V>(v),v) == null;
}
@Override
public Iterator<V> iterator() {
return new Iterator<V>() {
RandKey key = new RandKey();
@Override public boolean hasNext() {
return true;
}
@Override public V next() {
while (true) {
key.next();
V v = map.get(key);
if (v != null)
return v;
}
}
@Override public void remove() {
throw new NotImplementedException();
}
};
}
@Override
public int size() {
return map.size();
}
static class WrapKey<V> {
private V v;
WrapKey(V v) {
this.v = v;
}
@Override public int hashCode() {
return v.hashCode();
}
@Override public boolean equals(Object o) {
if (o instanceof RandKey)
return true;
return v.equals(o);
}
}
static class RandKey {
private Random rand = new Random();
int key = rand.nextInt();
public void next() {
key = rand.nextInt();
}
@Override public int hashCode() {
return key;
}
@Override public boolean equals(Object o) {
return true;
}
}
}
您也可以将该集转移到数组使用数组 它可能会在小范围内工作我看到最多投票答案中的for循环无论如何都是O(n)
Object[] arr = set.toArray();
int v = (int) arr[rnd.nextInt(arr.length)];
如果你真的只想选择<!>“;任何<!>”;来自Set
的对象,对随机性没有任何保证,最简单的是取迭代器返回的第一个。
Set<Integer> s = ...
Iterator<Integer> it = s.iterator();
if(it.hasNext()){
Integer i = it.next();
// i is a "random" object from set
}
Java 8最简单的是:
outbound.stream().skip(n % outbound.size()).findFirst().get()
其中n
是一个随机整数。当然,它的性能低于for(elem: Col)
以Khoth的答案为出发点的通用解决方案。
/**
* @param set a Set in which to look for a random element
* @param <T> generic type of the Set elements
* @return a random element in the Set or null if the set is empty
*/
public <T> T randomElement(Set<T> set) {
int size = set.size();
int item = random.nextInt(size);
int i = 0;
for (T obj : set) {
if (i == item) {
return obj;
}
i++;
}
return null;
}
如果设置的大小不大,那么可以使用Arrays。
int random;
HashSet someSet;
<Type>[] randData;
random = new Random(System.currentTimeMillis).nextInt(someSet.size());
randData = someSet.toArray();
<Type> sResult = randData[random];