从一组拾取随机元素(Picking a random element from a set)

2019-06-18 05:07发布

如何挑选一组随机元素? 我是从一个HashSet或LinkedHashSet,在Java中选择一个随机元素特别感兴趣。 其他语言的解决方案也欢迎。

Answer 1:

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++;
}


Answer 2:

一个有点相关的你可知道:

有在有用的方法java.util.Collections洗牌整个集合: Collections.shuffle(List<?>)Collections.shuffle(List<?> list, Random rnd)



Answer 3:

使用的Java快速的解决方案ArrayListHashMap :[元素- >指数。

动机:我需要一组与项目RandomAccess特性,尤其是挑选来自设备的随机项(见pollRandom方法)。 二叉树随机导航是不准确的:树是不是完美平衡,这会不会导致均匀分布。

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();
    }
}


Answer 4:

这比在接受答案的for-each循环快:

int index = rand.nextInt(set.size());
Iterator<Object> iter = set.iterator();
for (int i = 0; i < index; i++) {
    iter.next();
}
return iter.next();

该for-each结构调用Iterator.hasNext()在每个循环中,但由于index < set.size()该检查是不必要的开销。 我看到了一个10-20%的提升速度,但情况因人而异。 (另外,这个编译无需添加额外的return语句。)

请注意,此代码(以及大多数其他的答案),可以适用于任何集合,而不只是设置。 在泛型方法的形式:

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();
    }
}


Answer 5:

如果你想这样做在Java中,你应该考虑复制元素融入某种随机存取集合(如一个ArrayList)。 因为,除非你的永久变形小,访问所选择的元件将是昂贵的(代替邻为O(n)(1))。 [ED:列表副本也是为O(n)]

或者,你可以看看另一组实施更紧密地匹配您的要求。 该ListOrderedSet从Commons Collections中看起来很有希望。



Answer 6:

在Java:

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())]);
}


Answer 7:

List asList = new ArrayList(mySet);
Collections.shuffle(asList);
return asList.get(0);


Answer 8:

Clojure的解决方案:

(defn pick-random [set] (let [sq (seq set)] (nth sq (rand-int (count sq)))))


Answer 9:

Perl的5

@hash_keys = (keys %hash);
$rand = int(rand(@hash_keys));
print $hash{$hash_keys[$rand]};

下面是做到这一点的方法之一。



Answer 10:

C ++。 这应该是相当快的,因为它并不需要遍历整个集合,或者分类整理。 这应该制定出最现代的编译器的盒子,假设他们支持TR1 。 如果没有,你可能需要使用升压。

该升压文档是有帮助这里解释这一点,即使你不使用升压。

关键是要利用的事实,即数据已经被划分成桶,和快速识别一个随机选择的桶(使用适当的概率)。

//#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;
  }
}


Answer 11:

溶液在等待时间方面讲上面但被选择的每个索引的相等的概率不保证。
如果需要考虑,尽量水库取样。 http://en.wikipedia.org/wiki/Reservoir_sampling 。
Collections.shuffle()(由几所建议的)使用一个这样的算法。



Answer 12:

既然你说:“对其他语言的解决方案也欢迎”,这里的版本的Python:

>>> import random
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
3
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
4


Answer 13:

Can't you just get the size/length of the set/array, generate a random number between 0 and the size/length, then call the element whose index matches that number? HashSet has a .size() method, I'm pretty sure.

In psuedocode -

function randFromSet(target){
 var targetLength:uint = target.length()
 var randomIndex:uint = random(0,targetLength);
 return target[randomIndex];
}


Answer 14:

PHP,假设“组”是一个数组:

$foo = array("alpha", "bravo", "charlie");
$index = array_rand($foo);
$val = $foo[$index];

梅森倍捻机功能更好,但没有MT相当于array_rand的PHP。



Answer 15:

图标具有一组类型和一个随机元件操作者,一元“?”,所以表达式

? set( [1, 2, 3, 4, 5] )

将产生1和5之间的随机数。

运行的程序,当随机种子初始化为0,所以产生对每次运行使用不同的结果randomize()



Answer 16:

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"]);


Answer 17:

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();


Answer 18:

在LISP

(defun pick-random (set)
       (nth (random (length set)) set))


Answer 19:

在数学:

a = {1, 2, 3, 4, 5}

a[[ ⌈ Length[a] Random[] ⌉ ]]

或者说,在最近的版本中,简单地说:

RandomChoice[a]

这获得了反对票,也许是因为它缺乏解释,所以这里一个是:

Random[]生成0和1之间这种伪随机浮点数是由列表的长度相乘,然后在天花板函数用于舍入到下一个整数。 这个索引然后从提取的a

由于哈希表的功能经常在数学规则来执行,并且规则存储在列表中,您可能使用:

a = {"Badger" -> 5, "Bird" -> 1, "Fox" -> 3, "Frog" -> 2, "Wolf" -> 4};


Answer 20:

如何只

public static <A> A getRandomElement(Collection<A> c, Random r) {
  return new ArrayList<A>(c).get(r.nextInt(c.size()));
}


Answer 21:

这等同于接受的答案(Khoth),但与不必要sizei变量除去。

    int random = new Random().nextInt(myhashSet.size());
    for(Object obj : myhashSet) {
        if (random-- == 0) {
            return obj;
        }
    }

虽然废除上述两个变量,将上述溶液,因为我们在随机依赖(起始一随机选择的索引处),以本身递减朝向仍然随机0在每一个迭代。



Answer 22:

不幸的是,这不能有效地在任何标准库的完成(优于O(n))的设置容器。

这很奇怪,因为它是很容易的添加一个随机挑选功能散列集和二进制集。 在不疏散集,你可以尝试随机项,直到你得到一个打击。 对于二叉树,可以随机选择左或右子树之间,最大的O(LOG 2)步骤。 我实现的后下方的演示:

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,所以分配接缝良好。

我挣扎着为自己同样的问题,我还没有决定耐候这个更高效的传感器的性能增益是值得使用Python的基于集合的开销。 当然,我可以改进它,并把它转变为C,但就是太辛苦了,我今天:)



Answer 23:

在Java 8:

static <E> E getRandomSetElement(Set<E> set) {
    return set.stream().skip(new Random().nextInt(set.size())).findFirst().orElse(null);
}


Answer 24:

PHP,采用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];


Answer 25:

为了好玩,我写了基于拒绝取样RandomHashSet。 这是一个有点哈克,因为HashMap不能让我们直接访问它的表,但它应该只是罚款。

它不使用任何额外的内存和查找时间为O(1)摊销。 (因为基于java的HashTable是致密的)。

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;
        }
    }
}


Answer 26:

你也可以将设定到阵列中使用数组它可能会在小规模的工作,我看到在大多数投票的答案循环为O(n)反正

Object[] arr = set.toArray();

int v = (int) arr[rnd.nextInt(arr.length)];


Answer 27:

如果你真的只是想挑从“任意”对象Set ,无需任何担保的随机性,最容易走的是第一个迭代器返回。

    Set<Integer> s = ...
    Iterator<Integer> it = s.iterator();
    if(it.hasNext()){
        Integer i = it.next();
        // i is a "random" object from set
    }


Answer 28:

与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,这是比用更少的性能for(elem: Col)



Answer 29:

使用Khoth的回答为出发点,一个通用的解决方案。

/**
 * @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;
}


Answer 30:

如果设置规模并不大,那么使用数组可以做到这一点。

int random;
HashSet someSet;
<Type>[] randData;
random = new Random(System.currentTimeMillis).nextInt(someSet.size());
randData = someSet.toArray();
<Type> sResult = randData[random];


文章来源: Picking a random element from a set