c# - 随机化一个整数数组

Question

你能帮我找到一种随机化数组的方法吗？例如：

int[] arrayInt = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };

随机化后，结果应存储在另一个数组中。

当你再次随机化时，它应该与存储在第二个数组中的值进行比较，如果该值存在，程序必须再次随机化。

Answer 1

这是一种使用随机变量Enumerable.OrderBy对输入数组进行排序的方法。生成新序列后，它将与输入数组进行比较：SequenceEqual

public static T[] UniqueRandomArray<T>(T[] input, Random rnd)
{
    if (input.Length <= 1) throw new ArgumentException("Input array must have at least two elements, otherwise the output would be the same.", "input");
    IEnumerable<T> rndSeq;
    while (input.SequenceEqual(rndSeq = input.OrderBy(x => rnd.Next())));
    return rndSeq.ToArray();
}

此示例代码生成 10 个新数组，这些数组被添加到列表中。确保新数组与前一个数组不同：

Random rnd = new Random();
List<int[]> randomArrays = new List<int[]>();
int[] arrayInt1 = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
randomArrays.Add(arrayInt1);

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    int[] lastArray = randomArrays[randomArrays.Count - 1];
    int[] randomArray = UniqueRandomArray(lastArray, rnd);
    randomArrays.Add(randomArray);
}

演示

Answer 2

使用 linq

        Random rand = new Random();
        int[] arrayInt =
            new[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}.Select(x => new {x, r = rand.Next()})
                                       .OrderBy(x => x.r)
                                       .Select(x => x.x)
                                       .ToArray();

你可以像这样随机化任何类型

public static class RandomExt
{
    public static T[] RandomizeOrder<T>(this T[] array)
    {
        var rand = new Random();
        return array.Select(x => new {x, r = rand.Next()})
                                       .OrderBy(x => x.r)
                                       .Select(x => x.x)
                                       .ToArray();
    }
}

int[] arrayInt = new[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}.RandomizeOrder();

Answer 3

你问题的第一部分是关于洗牌一个数组。Fisher-Yates shuffle是一个很好的算法。

关于将结果与原始结果进行比较的下一部分有点模糊。我假设您想创建一个随机洗牌，以保证所有元素都被洗牌到一个新位置。例如

• [0, 1, 2] => [1, 2, 0] 可以，但是
• [0, 1, 2] => [2, 1, 0] 不行，因为 1 留在原地

我为此创建了一些扩展（请注意，这是一个具有元素类型的通用解决方案T）：

static class EnumerableExtensions {

  static Random random = new Random();

  public static IEnumerable<T> Randomize<T>(this IEnumerable<T> source) {
    var list = source.ToList();
    for (var k = 0; k < list.Count; k += 1) {
      var j = random.Next(k, list.Count);
      Swap(list, k, j);
    }
    return list;
  }

  public static IEnumerable<T> RandomizeUniquely<T>(this IEnumerable<T> source) {
    while (true) {
      var randomized = source.Randomize();
      var isNotUnique = source
        .Zip(randomized, (a, b) => Equals(a, b))
        .Any(equal => equal);
      if (!isNotUnique)
        return randomized;
    }
  }

  static void Swap<T>(IList<T> list, Int32 i, Int32 j) {
    var temp = list[i];
    list[i] = list[j];
    list[j] = temp;
  }

}

该Randomize方法实现了 Fisher-Yates 洗牌。使用RandomizeUniquely此方法并尝试创建满足上述条件的随机播放。该方法简单地尝试直到找到令人满意的洗牌。请注意，此算法可能不会终止。例如，如果源只有一个元素，则无法找到唯一的 shuffle。此外，如果源包含重复项，则可能不存在解决方案。

要使用该方法，只需像这样调用它：

var randomized = Enumerable.Range(1, 7).RandomizeUniquely();

可以通过验证参数并决定如何处理上述非终止问题来改进代码。

Answer 4

希望这可以帮助。使用安全加密提供程序和安全哈希进行比较 - 矫枉过正，因此请随意调整使用的提供程序 :)

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Security.Cryptography;
using System.Collections;
using System.Collections.Concurrent;

namespace RandomiseArray
{
    static class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // source array
            string[] s = new string[] { "a", "b", "c", "d", "e", "f", "g" };

            // number of unique random combinations required
            int combinationsRequired = 5;
            var randomCombinations = s.Randomise(System.Text.UnicodeEncoding.Unicode.GetBytes, combinationsRequired);

            foreach (var c in randomCombinations)
                Console.WriteLine(c.Aggregate((x, y) => x + "," + y));

            Console.ReadLine();
        }

        /// <summary>
        /// given a source array and a function to convert any item in the source array to a byte array, produce x unique random sequences
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="source"></param>
        /// <param name="byteFunction"></param>
        /// <param name="x"></param>
        /// <returns></returns>
        public static IEnumerable<IEnumerable<T>> Randomise<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, byte[]> byteFunction, int x)
        {
            var foundValues = new ConcurrentDictionary<byte[], T[]>();
            int found = 0;
            do
            {
                T[] y = source.Randomise().ToArray();
                var h = y.Hash(byteFunction);
                if (!foundValues.Keys.Contains(h))
                {
                    found++;
                    foundValues[h] = y;
                    yield return y;         // guaranteed unique combination  (well, within the collision scope of SHA512...)
                }
            } while (found < x);
        }

        public static IEnumerable<T> Randomise<T>(this IEnumerable<T> source)
        {
            using (RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider())
                return source.OrderBy(i => rng.Next());
        }

        public static int Next(this RNGCryptoServiceProvider rng)
        {
            byte[] buf = new byte[4];
            rng.GetBytes(buf);
            return BitConverter.ToInt32(buf, 0);
        }

        public static byte[] Hash<T>(this IEnumerable<T> items, Func<T, byte[]> getItemBytes)
        {
            using (SHA512CryptoServiceProvider sha = new SHA512CryptoServiceProvider())
                return sha.ComputeHash(items.SelectMany(i => getItemBytes(i)).ToArray());
        }
    }
}

Answer 5

OrderBy 是一种很好的洗牌方式，但它使用 O(n log n) 的排序。洗牌可以在 O(n) 中完成。

这是来自维基百科的伪代码

 for i from n − 1 downto 1 do
       j ← random integer with 0 ≤ j ≤ i
       exchange a[j] and a[i]