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如何从集合中选择随机元素？我对在 Java 中从 HashSet 或 LinkedHashSet 中选择随机元素特别感兴趣。也欢迎其他语言的解决方案。

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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++;
}
于 2008-09-24T00:17:08.267 回答
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一个有点相关的你知道吗：

有一些有用的方法java.util.Collections可以洗牌整个集合：Collections.shuffle(List<?>)和Collections.shuffle(List<?> list, Random rnd).

于 2008-09-24T00:43:03.633 回答
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ArrayList使用 an和 a的 Java 快速解决方案HashMap：[元素 -> 索引]。

动机：我需要一组具有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是不准确的：树不是完全平衡的，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();
    }
}
于 2011-04-14T20:06:48.913 回答
34

这比接受答案中的 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();

Iterator.hasNext()for-each 构造在每个循环上调用，但由于index < set.size()，该检查是不必要的开销。我看到速度提高了 10-20%，但是 YMMV。（此外，无需添加额外的 return 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 Collection，而不仅仅是 Set。以通用方法形式：

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();
    }
}
于 2014-08-20T17:03:58.023 回答
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在 Java 8 中：

static <E> E getRandomSetElement(Set<E> set) {
    return set.stream().skip(new Random().nextInt(set.size())).findFirst().orElse(null);
}
于 2018-07-19T01:15:32.860 回答
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如果您想在 Java 中执行此操作，您应该考虑将元素复制到某种随机访问集合（例如 ArrayList）中。因为，除非您的集合很小，否则访问所选元素的成本会很高（O(n) 而不是 O(1)）。[ed: 列表副本也是 O(n)]

或者，您可以寻找另一个更符合您要求的 Set 实现。Commons Collections中的ListOrderedSet看起来很有希望。

于 2008-09-24T19:38:30.237 回答
9

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())]);
}
于 2008-09-24T00:16:32.073 回答
8 
List asList = new ArrayList(mySet);
Collections.shuffle(asList);
return asList.get(0);
于 2012-12-04T22:18:05.157 回答
5

这与接受的答案 (Khoth) 相同，但删除了不必要的变量size和i变量。

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

尽管取消了上述两个变量，但上述解决方案仍然是随机的，因为我们依赖随机（从随机选择的索引开始）0在每次迭代中自行递减。

于 2014-12-08T06:53:11.080 回答
3

Clojure 解决方案：

(defn pick-random [set] (let [sq (seq set)] (nth sq (rand-int (count sq)))))
于 2008-12-23T03:51:32.583 回答
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Perl 5

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

这是一种方法。

于 2008-09-24T00:51:41.397 回答
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C++。这应该相当快，因为​​它不需要遍历整个集合或对其进行排序。假设它们支持tr1，这应该适用于大多数现代编译器。如果没有，您可能需要使用 Boost。

即使您不使用 Boost，Boost 文档也有助于解释这一点。

诀窍是利用数据已被划分为桶的事实，并快速识别随机选择的桶（以适当的概率）。

//#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;
  }
}
于 2010-07-20T13:45:31.713 回答
2

上面的解决方案是在延迟方面说话，但不保证每个索引被选中的概率相等。
如果需要考虑这一点，请尝试水库采样。http://en.wikipedia.org/wiki/Reservoir_sampling。
Collections.shuffle() （正如少数人所建议的那样）使用一种这样的算法。

于 2014-12-08T07:03:09.133 回答
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既然你说“也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])
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>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
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于 2008-09-24T00:15:45.023 回答
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您不能只获取集合/数组的大小/长度，生成一个介于 0 和大小/长度之间的随机数，然后调用其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];
}
于 2008-09-24T00:18:46.077 回答
1

PHP，假设“set”是一个数组：

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

Mersenne Twister 函数更好，但 PHP 中没有与 array_rand 等效的 MT。

于 2008-09-24T00:19:08.043 回答
1

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();
于 2008-09-24T00:35:18.223 回答
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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] )

将产生一个介于 1 和 5 之间的随机数。

随机种子在程序运行时被初始化为 0，因此每次运行时都会产生不同的结果，请使用randomize()

于 2008-09-24T01:46:43.247 回答
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在 C# 中

        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"]);
于 2008-09-24T03:32:31.383 回答
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在口齿不清

(defun pick-random (set)
       (nth (random (length set)) set))
于 2008-09-24T04:28:29.457 回答
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在数学中：

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

a[[ ⌈ Length[a] Random[] ⌉ ]]

或者，在最近的版本中，只需：

RandomChoice[a]

这收到了反对票，可能是因为它缺乏解释，所以这里是：

Random[]生成 0 到 1 之间的伪随机浮点数。乘以列表的长度，然后使用上限函数向上舍入到下一个整数。然后从 中提取该索引a。

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};
于 2011-04-15T23:14:41.527 回答
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刚刚怎么样

public static <A> A getRandomElement(Collection<A> c, Random r) {
  return new ArrayList<A>(c).get(r.nextInt(c.size()));
}
于 2012-12-18T21:06:08.993 回答
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为了好玩，我写了一个基于拒绝采样的 RandomHashSet。这有点 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，并且查找时间是 O(1) 摊销的。（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;
        }
    }
}
于 2013-12-22T14:05:55.163 回答
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Java 8 最简单的方法是：

outbound.stream().skip(n % outbound.size()).findFirst().get()

其中n是一个随机整数。当然它的性能不如for(elem: Col)

于 2015-02-24T20:20:06.930 回答
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使用番石榴，我们可以比 Khoth 的回答做得更好：

public static E random(Set<E> set) {
  int index = random.nextInt(set.size();
  if (set instanceof ImmutableSet) {
    // ImmutableSet.asList() is O(1), as is .get() on the returned list
    return set.asList().get(index);
  }
  return Iterables.get(set, index);
}
于 2016-04-28T15:22:01.443 回答
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Java 8+ 流：

    static <E> Optional<E> getRandomElement(Collection<E> collection) {
        return collection
                .stream()
                .skip(ThreadLocalRandom.current()
                .nextInt(collection.size()))
                .findAny();
    }

基于Joshua Bone的回答，但略有变化：

  • 忽略 Streams 元素顺序，以略微提高并行操作的性能
  • 使用当前线程的 ThreadLocalRandom
  • 接受任何 Collection 类型作为输入
  • 返回提供的 Optional 而不是 null
于 2021-08-03T17:03:01.183 回答
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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];
于 2008-09-24T00:28:40.873 回答
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不幸的是，这在任何标准库集容器中都无法有效地完成（优于 O(n)）。

这很奇怪，因为很容易将随机选择函数添加到散列集和二进制集。在一个不稀疏的哈希集中，您可以尝试随机条目，直到获得成功。对于二叉树，您可以在左子树或右子树之间随机选择，最多 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。

我自己也为同样的问题苦苦挣扎，我还没有决定天气这个更有效的选择的性能提升是否值得使用基于 python 的集合的开销。我当然可以改进它并将其翻译成 C，但今天这对我来说工作量太大了 :)

于 2009-12-27T00:13:39.323 回答
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你也可以将集合转移到数组使用数组它可能会在小规模上工作我看到for循环中投票最多的答案是O（n）反正

Object[] arr = set.toArray();

int v = (int) arr[rnd.nextInt(arr.length)];
于 2014-11-11T19:43:58.540 回答
0

如果您真的只想从 中选择“任何”对象Set，而不保证随机性，最简单的方法是获取迭代器返回的第一个对象。

    Set<Integer> s = ...
    Iterator<Integer> it = s.iterator();
    if(it.hasNext()){
        Integer i = it.next();
        // i is a "random" object from set
    }
于 2015-02-04T15:50:10.963 回答
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使用 Khoth 的答案作为起点的通用解决方案。

/**
 * @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;
}
于 2015-03-27T10:52:44.437 回答
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如果您不介意第 3 方库，Utils库有一个IterableUtils，它有一个 randomFrom(Iterable iterable) 方法，该方法将采用 Set 并从中返回一个随机元素

Set<Object> set = new HashSet<>();
set.add(...);
...
Object random = IterableUtils.randomFrom(set);

它位于 Maven 中央存储库中：

<dependency>
  <groupId>com.github.rkumsher</groupId>
  <artifactId>utils</artifactId>
  <version>1.3</version>
</dependency>
于 2017-08-07T23:05:33.803 回答
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如果设置大小不大，则可以使用数组来完成。

int random;
HashSet someSet;
<Type>[] randData;
random = new Random(System.currentTimeMillis).nextInt(someSet.size());
randData = someSet.toArray();
<Type> sResult = randData[random];
于 2016-01-04T15:10:55.023 回答
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读完这个帖子后，我能写的最好的是：

static Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
public static <T> T randomChoice(T[] choices)
{
    int index = random.nextInt(choices.length);
    return choices[index];
}
于 2011-03-02T02:06:33.087 回答