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随机洗牌算法

2018年01月31日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3560字 ⁄ 字号 评论关闭

随机洗牌算法,或者叫“排列组合算法”,或者叫“生成不重复的随机数”,是一种很常用的算法。


先看看肖舸老师的文章:《随机洗牌算法复杂度的比较实例》http://tonyxiaohome.blog.51cto.com/blog/925273/313362

其实我最初想到的也是那3个方法:1判断生成的随机数有没有重复,2.生成一张布尔表,3.双随机数。

下面给出我的算法:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <time.h>
using namespace std;
void RandCard(vector<int>, int);    //函数声明

int main(int argc, char *argv[])
{
	vector<int> nRetCard;
	int nCards=54;
	RandCard(nRetCard, nCards);
	return 0;
}

void RandCard(vector<int> nRetCard, int nCards)
{
	int i, j, temp;
	for(i=0; i<nCards; i++)
	{
		nRetCard.push_back(i+1);    //顺序生成初始值
	}
	srand(time(NULL));
	for(i=0, j=nCards; i<nCards; i++, j--)    //算法时间复杂度为O(n)
	{
		temp=rand()%j;    //从向量中随机取一个
		cout<<nRetCard[temp]<<" ";
		if( !((i+1)%17) ) cout<<endl;    //每隔17个换行
		nRetCard.erase(nRetCard.begin()+temp);    //删除用过的元素
	}
}

其思路很简单,每次从向量中随机取一个数出来,利用vevtor向量的自动调整长度,每次删除一个元素,再用新的向量长度j生成随机数:temp=rand()%j; 显然算法的时间复杂度为O(n)(不考虑vevtor向量API的情况下),即一趟for循环,不存在最坏情况。


但是注意,该方法的写法虽然简单,但是调用了vevtor向量的API,所以其实效率并不是特别高,但一般情况下够用了。

 

如果是PHP语言,那么它自带了一个随机洗牌的函数,即shuffle(),它的作用是随机地对数组元素重新排序。其形式为:

void shuffle(array input_array)

考虑一个数组,其中包含扑克牌的值:

$cards = array("jh","js","jd","jc","qh","qs","qd","qc","kh","ks","kd","kc","ah","as","ad","ac");

$positions=shuffle($cards);

print_r($positions);    //输出随机排序后的结果

另外PHP中的array_rand()函数可从数组中随机出一个或多个键,其形式为:

mixed array_rand(array array [, int num_entries] )

如果忽略可选的num_entries参数,则只返回一个随机值。可以通过设置num_entries来调整返回随机值的个数。


 如果是Java语言,可以用我下面这个算法,效率是以上探讨过的方法中最高的,当然这个算法也可以用其他语言来实现,大概思路如下:

从0~size-1中产生一个随机数j,然后将a.[j]放到最末尾去(与最后一个未使用的数交换),

然后再从0~size-2中产生一个随机数k,然后将a.[k]放到倒数第二个位置(与最后一个未使用的数交换),

以此类推……最后,整个序列都被打乱了,而且数字成排列组合状态,不会有数字重复出现。


	public static void main(String[] args) {

		ArrayList<String> pokerCards = new ArrayList<String>(5);
		pokerCards.add("A");
		pokerCards.add("B");
		pokerCards.add("C");
		pokerCards.add("D");
		pokerCards.add("E");

		zolltyRandom(pokerCards);
		printList(pokerCards);

		ArrayList<Exception> excList = new ArrayList<Exception>(5);
		excList.add(new Exception("A"));
		excList.add(new Exception("B"));
		excList.add(new Exception("C"));
		excList.add(new Exception("D"));
		excList.add(new Exception("E"));

		zolltyRandom(excList);

		printList(excList);

		int orgIntArray[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,
				15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 };
		int resultArray[] = zolltyRandom(orgIntArray);

		printArray(resultArray);
	}

	/**
	 * 将原始数组重新随机排序(=洗牌)
	 * 
	 * @param orgIntArray
	 *            例如{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }
	 * @return 排列后的数组
	 * @author zollty
	 */
	public static int[] zolltyRandom(int[] orgIntArray) {

		Random rand = new Random();

		int pos, temp2;

		int returnValue[] = new int[orgIntArray.length];

		for (int i = 0, r = orgIntArray.length; i < orgIntArray.length - 1; i++, r--) {
			pos = Math.abs(rand.nextInt()) % r;

			returnValue[i] = orgIntArray[pos];

			// [pos]已使用,与最后那个未使用的交换
			temp2 = orgIntArray[pos];
			orgIntArray[pos] = orgIntArray[r - 1];
			orgIntArray[r - 1] = temp2;
		}

		returnValue[orgIntArray.length - 1] = orgIntArray[0];

		return returnValue;
	}

	/**
	 * 将ArrayList里面的元素随机排序(=洗牌)
	 * 
	 * @param targetList
	 *            需要排序的"ArrayList"
	 * @author zollty
	 */
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public static void zolltyRandom(ArrayList targetList) {

		Random rand = new Random();

		int pos;

		int size = targetList.size();

		targetList.add(targetList.get(0)); // 即targetList.get(size) 作为temp元素

		for (int i = 0, r = size; i < size - 1; i++, r--) {
			pos = Math.abs(rand.nextInt()) % r;

			// [pos]已使用,与最后那个未使用的交换
			targetList.set(size, targetList.get(pos)); // 将[pos]的值暂时转移到[size]上
			targetList.set(pos, targetList.get(r - 1));
			targetList.set(r - 1, targetList.get(size));
		}

		targetList.remove(size); // 移除temp元素
	}

	public static void printArray(int[] arry) {
		for (int j = 0; j < arry.length; j++) {
			System.out.print(arry[j]);
			if (j != arry.length - 1) {
				System.out.print(",");
			}
		}
	}

	public static void printArray(String[] arry) {
		for (int j = 0; j < arry.length; j++) {
			System.out.println(j + " => " + arry[j]);
		}
	}

	public static void printList(final List list) {
		int size = list.size();
		for (int j = 0; j < size; j++) {
			System.out.println(j + " => " + list.get(j));
		}
	}



 

 

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