如何在python中生成数组的排列？

Posted 2023-02-15

【中文标题】如何在python中生成数组的排列？

【英文标题】：how to generate permutations of array in python?

【发布时间】：2011-01-08 14:56:18

【问题描述】：

我有一个包含 27 个元素的数组，我不想生成数组的所有排列（27 个！） 我需要 5000 个随机选择的排列，任何提示都会很有用...

【问题讨论】：

值得一提的是，27! 是 10888869450418352160768000000。

【参考方案1】：

要生成一个排列，请使用random.shuffle 并存储结果的副本。在循环中重复此操作，每次检查是否有重复项（但可能不会有任何重复项）。一旦您的结果集中有 5000 个项目，请停止。

针对评论中的点，Python的random module是基于Mersenne Twister，有2**19937-1的句号，比27!大很多，所以应该适合你使用。

【讨论】：

+1，但请注意random.shuffle 有一个严重的弱点：随着 n 变大，大多数 RNG 的周期小于排列的总数。这意味着几乎不可能生成足够大 n 的所有可能排列，因此这不是真正的随机。

确实，约翰。 Python 的随机生成器的周期为 2**19937-1，所以它可能已经足够好了。另一个挑剔的是，对于真正的随机数，您需要一个真正的随机源（例如来自放射性衰变），Python 的 random 模块仅提供伪随机数。但通常人们说“随机”时，他们真正的意思是“伪随机”，我认为这就是这里的海报的意思。

+1 酷！这是一个很大的骰子，有 10888869450418352160768000000 个面，其中任何一个出现的概率是 1/10888869450418352160768000000。不能重复！！

@PratikDeoghare 这是一个带有 6002 位数面数的大骰子，但它以特定的已知模式旋转，并且面的负载具有相同的数字。重复是的方式。

其中任意一个相等的概率为1/10888869450418352160768000000，但none相等的概率更大。例如，如果您采用27!+1 排列，即使其中一个与另一个相等的概率很小，没有重复的概率也是0。在这种情况下，因为27！ >> 5000，至少有一个重复的概率是(1/27)*5000。仍然很小，但不一样了。

【参考方案2】：

import random

perm_list = []

for i in range(5000):
    temp = range(27)
    random.shuffle(temp)
    perm_list.append(temp)

print(perm_list)

10888869450418352160768000000我喜欢大数字！ :)

与

10888869450418352160768000001 是 PRIME！！

编辑：

#with duplicates check as suggested in the comment

perm_list = set()
while len(perm_list)<5000:
    temp = range(27)
    random.shuffle(temp)
    perm_list.add(tuple(temp)) # `tuple` because `list`s are not hashable. right Beni?

print perm_list

警告：如果 RNG 不好，这将永远不会停止！

【讨论】：

要像 Mark 建议的那样检查重复项，请使用 perms = set()、perms.add(tuple(temp)) 和 while len(perms) < 5000 而不是 for 循环。

@Beni 我一开始没有听从你的tuple(temp) 建议，但后来我明白我是个傻瓜！！谢谢大佬！

【参考方案3】：

itertools.permutations。它是一个生成器，因此它不会创建整个排列列表。你可以随机跳过，直到你有 5000 个。

【讨论】：

这并不是真正的“随机”，因为itertools 按定义的顺序创建它们，并且排列的数量是有限的。更好的是执行以下操作：(1) 确定存在 多少 排列（将此数字称为 N），(2) 然后在 0..N-1 范围内生成 5,000 个不同的随机索引, (3) 从 itertools.permutations 生成器中选择与这些索引相对应的排列。

是的，我知道这不是最好的。我第一次阅读这个问题时，不知何故没有注意到“随机选择”的部分。我不会删除它，也许有人在搜索“如何在 python 中生成数组的排列？”会发现它很有用。

@Cat Plus Plus 那就是我：D

【参考方案4】：

# apermindex should be a number between 0 and factorial(len(alist))
def perm_given_index(alist, apermindex):
    for i in range(len(alist)-1):
        apermindex, j = divmod(apermindex, len(alist)-i)
        alist[i], alist[i+j] = alist[i+j], alist[i]
    return alist

用法：perm_given_index(['a','b','c'], 3)

这使用 Lehmer 代码进行排列，因为 j 的值与之匹配。

【讨论】：

如果您需要存储大量排列以改用整数表示，这可能非常好，即用于压缩。受到启发写了gist.github.com/lukmdo/7049748

Lehmer 编码（和解码）应该被安置在核心 python 中的某个地方——至少，作为 itertools 的一部分。任何使用排列很常见的东西都需要一种与相关 Lehmer 索引相互转换的方法。

【参考方案5】：

您可能需要 itertools.permutations() 函数。一定会喜欢那个 itertools 模块！

注意：2.6 中的新功能

【讨论】：

这太慢了 - 他说他有 27 个元素。

【参考方案6】：

您可以尝试实现random_permutation itertools recipes。为方便起见，我使用了第三方库more_itertools，它为我们实现了这个秘诀：

import more_itertools as mit

iterable = range(27)
mit.random_permutation(iterable)
# (24, 3, 18, 21, 17, 22, 14, 15, 20, 8, 4, 7, 13, 6, 25, 5, 12, 1, 9, 19, 23, 11, 16, 0, 26, 2, 10)

每次调用函数都会创建一个随机排列。我们可以制作一个生成器，为n 调用产生这些结果。我们将实现这个生成器并通过一个简短的示例演示随机结果：

def random_permute_generator(iterable, n=10):
    """Yield a random permuation of an iterable n times."""
    for _ in range(n):
        yield mit.random_permutation(iterable)

list(random_permute_generator(range(10), n=20))
# [(2, 7, 9, 6, 5, 0, 1, 3, 4, 8),
#  (7, 3, 8, 1, 2, 6, 4, 5, 9, 0),
#  (2, 3, 1, 8, 7, 4, 9, 0, 6, 5),
#  (0, 5, 6, 8, 2, 3, 1, 9, 4, 7),
#  (0, 8, 1, 9, 4, 5, 7, 2, 3, 6),
#  (7, 2, 5, 8, 3, 4, 1, 0, 9, 6),
#  (9, 1, 4, 5, 8, 0, 6, 2, 7, 3),
#  (3, 6, 0, 2, 9, 7, 1, 4, 5, 8),
#  (8, 4, 0, 2, 7, 5, 6, 1, 9, 3),
#  (4, 9, 0, 5, 7, 1, 8, 3, 6, 2)
#  ...]

针对您的具体问题，将可迭代的调用次数和调用次数n 替换为适当的值，例如random_permute_generator(iterable, n=5000).

有关此工具的更多信息，另请参阅 more_itertools docs。

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详情

对于那些感兴趣的人，这里是实际的食谱。

来自itertools recipes：

def random_permutation(iterable, r=None):
    "Random selection from itertools.permutations(iterable, r)"
    pool = tuple(iterable)
    r = len(pool) if r is None else r
    return tuple(random.sample(pool, r))