(Leetcode) 打乱数组 - Python实现

最新推荐文章于 2023-09-18 03:56:34 发布

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本文深入探讨了如何使用Fisher–Yates shuffle洗牌算法打乱一个无重复元素的数组，确保每次打乱的结果都是等概率出现。通过两种Python实现方式，展示了如何高效地生成随机排列，适用于各种需要随机化数据的场景。

题目：打乱数组
打乱一个没有重复元素的数组。
示例:
// 以数字集合 1, 2 和 3 初始化数组。
int[] nums = {1,2,3};
Solution solution = new Solution(nums);
// 打乱数组 [1,2,3] 并返回结果。任何 [1,2,3]的排列返回的概率应该相同。
solution.shuffle();
// 重设数组到它的初始状态[1,2,3]。
solution.reset();
// 随机返回数组[1,2,3]打乱后的结果。
solution.shuffle();

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思路：通过Fisher–Yates shuffle 洗牌算法来实现。（该算法的详细解释见参考1）

简单来说 Fisher–Yates shuffle 算法是一个用来将一个有限集合生成一个随机排列的算法（数组随机排序）。这个算法生成的随机排列是等概率的。同时这个算法非常高效。

解法1：

import random

class Solution(object):
    def __init__(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        """
        self.nums = nums

    def reset(self):
        """
        Resets the array to its original configuration and return it.
        :rtype: List[int]
        """
        return self.nums

    def shuffle(self):
        """
        Returns a random shuffling of the array.
        :rtype: List[int]
        """
        # 不改变原数组，复制原数组生成一个新数组
        nums2 = self.nums[:]

        l = len(nums_)
        for i in range(l):
            # 随机生成一个i到l的下标数
            n = random.randrange(i, l)
            nums2[i], nums2[n] = nums2[n], nums2[i]

        return nums2

解法2：解法1的另一种写法表达

import random

class Solution(object):
 
    def __init__(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        """
        self.origin = nums[:]
        self.output = nums
        
 
    def reset(self):
        """
        Resets the array to its original configuration and return it.
        :rtype: List[int]
        """
        return self.origin
 
    def shuffle(self):
        """
        Returns a random shuffling of the array.
        :rtype: List[int]
        """
        for i in range(len(self.output)):
            j = random.randint(i, len(self.output) - 1)
            self.output[i], self.output[j] = self.output[j], self.output[i]
        return self.output

参考：

https://gaohaoyang.github.io/2016/10/16/shuffle-algorithm/

https://blog.youkuaiyun.com/qq_36309480/article/details/90216707

https://blog.youkuaiyun.com/zhenghaitian/article/details/81108611