세트에서 임의의 요소 선택

세트에서 임의의 요소를 어떻게 선택합니까? 특히 Java의 HashSet 또는 LinkedHashSet에서 임의의 요소를 선택하는 데 관심이 있습니다. 다른 언어에 대한 솔루션도 환영합니다.

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++;
}

다소 관련이 있습니까?

java.util.Collections전체 컬렉션을 섞는 데 유용한 방법이 있습니다 : Collections.shuffle(List<?>)및 Collections.shuffle(List<?> list, Random rnd).

ArrayListand HashMap: [element-> index]를 사용하는 Java 용 빠른 솔루션 .

동기 부여 : RandomAccess특히 세트에서 임의의 항목을 선택하려면 속성 이있는 항목 세트가 필요했습니다 ( pollRandom방법 참조 ). 이진 트리의 임의 탐색은 정확하지 않습니다. 트리가 완벽하게 균형을 이루지 못하므로 균일 한 분포가 이루어지지 않습니다.

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();
    }
}

이것은 허용 된 답변의 for-each 루프보다 빠릅니다.

int index = rand.nextInt(set.size());
Iterator<Object> iter = set.iterator();
for (int i = 0; i < index; i++) {
    iter.next();
}
return iter.next();

for-each 구문은 Iterator.hasNext()모든 루프를 호출 하지만 이후 index < set.size()로이 검사는 불필요한 오버 헤드입니다. 속도가 10-20 % 향상되었지만 YMMV가 나타났습니다. 또한 여분의 return 문을 추가하지 않고도 컴파일됩니다.

이 코드 (및 대부분의 다른 답변)는 Set뿐만 아니라 모든 Collection에 적용 할 수 있습니다. 일반적인 방법 양식에서 :

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();
    }
}

Java로 작성하려면 요소를 일종의 임의 액세스 콜렉션 (예 : ArrayList)에 복사하는 것을 고려해야합니다. 집합이 작지 않으면 선택한 요소에 액세스하는 데 비용이 많이 듭니다 (O (1) 대신 O (n)). [ed : 목록 사본도 O (n)입니다]

또는 요구 사항과 더 일치하는 다른 Set 구현을 찾을 수 있습니다. Commons Collections 의 ListOrderedSet 은 유망한 것으로 보입니다.

자바 8 :

static <E> E getRandomSetElement(Set<E> set) {
    return set.stream().skip(new Random().nextInt(set.size())).findFirst().orElse(null);
}

자바에서 :

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())]);
}

List asList = new ArrayList(mySet);
Collections.shuffle(asList);
return asList.get(0);

이것은 답변 (Khoth)과 동일하지만 불필요 size하고 i변수가 제거되었습니다.

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

위에서 언급 한 두 가지 변수를 제거하더라도 위의 해결 방법은 무작위로 유지됩니다 (임의로 선택한 인덱스에서 시작하여) 0.

클로저 솔루션 :

(defn pick-random [set] (let [sq (seq set)] (nth sq (rand-int (count sq)))))

펄 5

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

한 가지 방법이 있습니다.

C ++. 전체 세트를 반복하거나 정렬 할 필요가 없으므로 합리적으로 빠릅니다. tr1 을 지원한다고 가정하면 대부분의 최신 컴파일러에서 즉시 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 Boost를 사용해야 할 수도 있습니다.

부스트 문서는 당신이 부스트를 사용하지 않는 경우에도, 이것을 설명하는 여기에 도움이됩니다.

비결은 데이터가 버킷으로 나뉘어져 있다는 사실을 활용하고 무작위로 선택한 버킷을 적절한 확률로 신속하게 식별하는 것입니다.

//#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;
  }
}

위의 솔루션은 대기 시간 측면에서 말하지만 각 인덱스가 선택 될 가능성은 동일하지 않습니다.
이것이 고려되어야한다면, 저수지 샘플링을 시도하십시오. http://en.wikipedia.org/wiki/Reservoir_sampling .
Collections.shuffle () (몇 안되는 사람)은 그러한 알고리즘 중 하나를 사용합니다.

"다른 언어에 대한 솔루션도 환영합니다"라고 말 했으므로 다음은 Python 버전입니다.

>>> import random
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
3
>>> random.choice([1,2,3,4,5,6])
4

세트 / 배열의 크기 / 길이를 가져 와서 0과 크기 / 길이 사이의 난수를 생성 한 다음 색인이 해당 숫자와 일치하는 요소를 호출 할 수 없습니까? HashSet에는 .size () 메서드가 있습니다.

유사 코드에서-

function randFromSet(target){
 var targetLength:uint = target.length()
 var randomIndex:uint = random(0,targetLength);
 return target[randomIndex];
}

"set"이 배열이라고 가정하면 PHP는 다음과 같습니다.

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

Mersenne Twister 함수는 더 좋지만 PHP에는 array_rand에 해당하는 MT가 없습니다.

아이콘 에는 유형이 설정되고 임의 요소 연산자 인 단항 "?"가 있으므로 표현식은

? set( [1, 2, 3, 4, 5] )

1에서 5 사이의 난수를 생성합니다.

임의의 시드는 프로그램이 실행될 때 0으로 초기화되므로 각 실행 사용에서 다른 결과를 생성합니다 randomize()

C #에서

        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"]);

자바 스크립트 솔루션;)

function choose (set) {
    return set[Math.floor(Math.random() * set.length)];
}

var set  = [1, 2, 3, 4], rand = choose (set);

또는 대안으로 :

Array.prototype.choose = function () {
    return this[Math.floor(Math.random() * this.length)];
};

[1, 2, 3, 4].choose();

lisp에서

(defun pick-random (set)
       (nth (random (length set)) set))

Mathematica에서 :

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

a[[ ⌈ Length[a] Random[] ⌉ ]]

또는 최신 버전에서 간단히 :

RandomChoice[a]

설명이 부족하기 때문에 다운 투표권을 받았으므로 여기에 하나가 있습니다.

Random[]0과 1 사이의 의사 난수 부동 소수점을 생성합니다. 이것은 목록의 길이에 곱한 다음 천장 함수를 사용하여 다음 정수로 올림합니다. 이 색인은에서 추출됩니다 a.

해시 테이블 기능은 Mathematica의 규칙으로 자주 수행되며 규칙은 목록에 저장되므로 다음을 사용할 수 있습니다.

a = {"Badger" -> 5, "Bird" -> 1, "Fox" -> 3, "Frog" -> 2, "Wolf" -> 4};

그냥 어때?

public static <A> A getRandomElement(Collection<A> c, Random r) {
  return new ArrayList<A>(c).get(r.nextInt(c.size()));
}

재미있게 나는 거부 샘플링을 기반으로 RandomHashSet을 작성했습니다. HashMap은 우리가 테이블에 직접 액세스 할 수 없기 때문에 약간 해키이지만 잘 작동합니다.

추가 메모리를 사용하지 않으며 조회 시간이 O (1)로 상각됩니다. (Java HashTable이 조밀하기 때문에).

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;
        }
    }
}

Java 8에서 가장 쉬운 방법은 다음과 같습니다.

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

여기서 n임의의 정수입니다. 물론 그것은 그것보다 성능이 떨어집니다.for(elem: Col)

구아바 를 사용하면 Khoth의 답변보다 조금 더 잘 할 수 있습니다.

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);
}

MT를 사용하는 PHP :

$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];

또한 집합을 배열 사용 배열로 전송할 수 있습니다. 아마도 작은 규모로 작동합니다.

Object[] arr = set.toArray();

int v = (int) arr[rnd.nextInt(arr.length)];

Set임의성에 대한 보장없이 "에서"임의의 객체를 선택 하려면 가장 쉬운 방법은 반복자가 처음 반환하는 것입니다.

    Set<Integer> s = ...
    Iterator<Integer> it = s.iterator();
    if(it.hasNext()){
        Integer i = it.next();
        // i is a "random" object from set
    }

Khoth의 답변을 출발점으로 사용하는 일반적인 솔루션.

/**
 * @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;
}

불행히도 이것은 표준 라이브러리 세트 컨테이너에서 효율적으로 수행 할 수 없습니다 (O (n)보다 낫습니다).

이진 집합뿐만 아니라 해시 집합에 무작위 선택 기능을 추가하는 것이 매우 쉽기 때문에 이상합니다. 희소하지 않는 해시 세트에서는 적중을 얻을 때까지 임의의 항목을 시도 할 수 있습니다. 이진 트리의 경우 최대 O (log2) 단계를 사용하여 왼쪽 또는 오른쪽 하위 트리 중에서 임의로 선택할 수 있습니다. 아래의 데모를 구현했습니다.

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

출력으로 [995, 975, 971, 995, 1057, 1004, 966, 1052, 984, 1001]을 얻었으므로 분포 솔기가 양호합니다.

나는 나 자신을 위해 같은 문제로 어려움을 겪었고, 아직이 더 효율적인 선택의 성능 향상이 파이썬 기반 컬렉션을 사용하는 오버 헤드 가치가 있다고 날씨를 결정하지 않았습니다. 물론 그것을 다듬고 C로 번역 할 수는 있었지만 오늘은 너무 많은 일입니다. :)