Fisher–Yates shuffle洗牌算法

本文介绍Fisher-Yates洗牌算法的实现原理及C++、Java代码示例。该算法能有效实现数组元素的随机排序,确保每个元素出现在任一位置的概率相等。

Fisher–Yates shuffle洗牌算法

参考文章(转载)

算法思路

step1:首先我们有一个已经排好序的数组:

0123456789

step2:依次从最后一位往前替换,先用 random()*(i+1) % (i+1) 随机函数生成一个 [0-i] 范围的整数,即为跟第 i 位交换的数组下标
在这里插入图片描述
step3:依次执行前两个步骤替换剩下的值
在这里插入图片描述

C++代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <ctime>
#include <cstdlib>

int a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

int main(){
	for (int i = 9; i > 0; i--){
		srand((unsigned int)(time(NULL)));
		//产生[a,b]范围的随机整数公式(rand() % (b-a+1)) + a
		int index = (rand() % (i+1)) % (i + 1); //[0,i]的范围选出index
		int temp = a[i];
		a[i] = a[index];
		a[index] = temp;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		printf("%d ",a[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

Java代码

import java.util.Random;

public class Test{
	public static void shuffle(int[] a){
		int m = a.length-1;
		Random rnd = new Random();
		for (int i = m; i > 0; i--){
			int index = Math.abs(rnd.nextInt() % (i+1));
			int temp = a[i];
			a[i] = a[index];
			a[index] = temp;
		}
	}
	
	public static void arrayPrint(int[] a){
		for (int i = 0; i < a.length; i++){
			System.out.print(a[i]+" ");
		}
		System.out.println();
	}
	
	public static void main(String[] args){
		int[] a = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
		shuffle(a);
		arrayPrint(a);
	}
}

总结

Fisher–Yates shuffle洗牌算法可以做到理论上的完全乱序,Fisher–Yates shuffle 算法是一个非常高效又公平的随机排序算法,如果有随机排序数组的需求,用这个就对了!

FisherYates 洗牌算法是一种用于随机打乱数组元素顺序的经典算法,其在数学意义上表现优秀,能保证每个元素出现在每个位置的概率是相等的,样本空间为 n!,不会出现重复选择和浪费次数的情况 [^2]。 ### 算法原理 该算法的基本思想是从原始数组中随机抽取一个新的数字到新数组中。具体步骤如下: 1. 从还没处理的数组(假如还剩 k 个)中,随机产生一个 [0, k] 之间的数字 p(假设数组从 0 开始); 2. 从剩下的 k 个数中把第 p 个数取出; 3. 重复步骤 2 和 3 直到数字全部取完; 4. 从步骤 3 取出的数字序列便是一个打乱了的数列 [^4]。 ### 实现方式 #### Python 实现 ```python import random def shuffle(lis): result = [] while lis: p = random.randrange(0, len(lis)) result.append(lis[p]) lis.pop(p) return result r = shuffle([1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 10]) print(r) ``` 上述 Python 代码实现了 FisherYates 洗牌算法,函数 `shuffle` 接收一个列表作为输入,通过不断随机选择元素并添加到结果列表中,最后返回打乱顺序的列表 [^4]。 #### JavaScript 实现 ```javascript Array.prototype.shuffle = function() { var input = this; for (var i = input.length - 1; i >= 0; i--) { var randomIndex = Math.floor(Math.random() * (i + 1)); var itemAtIndex = input[randomIndex]; input[randomIndex] = input[i]; input[i] = itemAtIndex; } return input; } // 使用示例 var arr = [1, 2, 3, 4, 5]; var shuffledArr = arr.shuffle(); console.log(shuffledArr); ``` 在 JavaScript 中,通过给 `Array` 原型添加 `shuffle` 方法实现了 FisherYates 洗牌算法。该方法通过倒序循环数组,每次随机选择一个元素与当前元素交换位置,最终返回打乱顺序的数组 [^5]。 #### Go 语言实现 ```go package main import ( "fmt" "math/rand" "time" ) func shuffle(slice []int) { rand.Seed(time.Now().UnixNano()) for i := len(slice) - 1; i > 0; i-- { j := rand.Intn(i + 1) slice[i], slice[j] = slice[j], slice[i] } } func main() { slice := []int{1, 2, 3, 4, 5} shuffle(slice) fmt.Println(slice) } ``` Go 语言实现的 FisherYates 洗牌算法通过 `rand` 包生成随机数,对整型切片进行原地随机洗牌 [^1]。 ### 伪代码实现 ```plaintext for(int i = suit.length - 1; i > 0; i--) { random1 = Random.next(1, i); exchange(suit[random1], suit[i]); } ``` 该伪代码展示了 FisherYates 洗牌算法的核心逻辑,通过循环从数组末尾开始,每次随机选择一个元素与当前元素交换位置 [^3]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值