如何在 C# 中使用 Random 类对数组进行洗牌 [重复]

Posted 2023-04-13

【中文标题】如何在 C# 中使用 Random 类对数组进行洗牌 [重复]

【英文标题】：How to use Random class to shuffle array in C# [duplicate]

【发布时间】：2021-11-28 21:02:45

【问题描述】：

每个人。所以我今天想练习 C#，但我一直在想如何使用 Random 类来简单地打乱数组

例如这样：

using System;
                    
    public class Program
    
        public static void Main()
        
            int[] arr = 1,2,3,4,5;
        
            Random rand = new Random();
        
            for(int i =0; i < arr.Length; i++)
                int shuffle = rand.Next(arr[i]);
                Console.WriteLine(arr[shuffle]);
            
            
        
    

如您所见，我尝试将 int shuffle = rand.Next(arr[i]); 用作洗牌器，但是 我猜它只是复制了数组中的一些元素。我还是菜鸟，在此先感谢您的回复。

【问题讨论】：

随机不保证你不会得到重复的数字，因为它的名字说它是随机的

您可能想使用 Fisher-Yates shuffle 算法。

【参考方案1】：

您可以尝试实现 Fisher-Yates 洗牌算法：https://en.wikipedia.org/wiki/Fisher%E2%80%93Yates_shuffle

    Random random = new Random();

    ...

    for (int i = 0; i < array.Length - 1; ++i) 
    
        int r = random.Next(i, array.Length);
        (array[r], array[i]) = (array[i], array[r]);
    

我建议为此提取一个方法：

// Easiest, but not thread safe
private static Random random = new Random();

private static void Shuffle<T>(T[] array) 

    if (array is null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(array));
    
    for (int i = 0; i < array.Length - 1; ++i) 
    
        int r = random.Next(i, array.Length);
        (array[r], array[i]) = (array[i], array[r]);
    
   

您可以通过Main 拨打电话：

Shuffle(array);

您可以使用算法fiddle。

【讨论】：

这很好。我特别喜欢你如何交换数组元素(array[r], array[i]) = (array[i], array[r]);

【参考方案2】：

有一些解决方案，但我用它来创建一个随机数组并根据它进行排序

static class Program

    static void Main(string[] args)
    
        var array = new[]  "Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat" ;

        Shuffle(ref array);

        foreach (var item in array)
        
            Console.WriteLine(item);
        
        // Fri
        // Wed
        // Sat
        // Thu
        // Mon
        // Sun
        // Tue

    

    static readonly Random rng = new Random();

    public static void Shuffle<T>(ref T[] array)
    
        double[] key = new double[array.Length];
        for (int i = 0; i < key.Length; i++)
        
            key[i] = rng.NextDouble();
        

        Array.Sort(key, array);
    

另一种方法是使用以下 1 行 LINQ 语句

    static void Main(string[] args)
    
        var array = new[]  "Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat" ;

        var result = array.OrderBy((item) => rng.NextDouble()).ToArray();

     

【讨论】：

为什么要分配一个新数组以及为什么调用NextDouble()而不是Next()？在我看来，两者都效率低下。

@Enigmativity - NextDouble() 是相等概率所必需的，因为它们在[0,1) 之间具有平坦的概率分布。不幸的是，除非范围是int.MaxValue，否则你不能这样做，这正是NextDouble() 所做的。

A double 使用 8 个字节和 int 4。生成随机 double 的成本会更高 - 并且 Next() 确实将随机值返回给 int.MaxValue。

@Enigmativity - 你可以选择你想要的，但是你对.Next()的限制。此外，这似乎是问题中未讨论的微优化。

【参考方案3】：

最简单的方法是每次获取两个随机数（例如a，b）。然后交换 arr[a] 和 arr[b]。它的质量取决于您交换元素的次数。

【讨论】：

这不是真的。您建议的算法会引入偏差，并且不会均匀分布元素。您需要使用 Fisher-Yates 来正确执行您的建议。

见***.com/questions/67888049/bug-in-nets-random-class

【参考方案4】：

这种类型的改组将需要seeding the Randomn 类来调整数组的大小。并且在 for 循环中的每一次通过，它都会将当前数字与数组中的其他随机数字交换。

以下是随机播放的示例：

int[] arr = 1,2,3,4,5;

Random rand = new Random();

for(int i = 0; i < arr.Length; i++)
  int shuffle = rand.Next(arr.Length);
  int n = arr[i];
  arr.SetValue(arr[shuffle], i);
  arr.SetValue(n, shuffle);


Console.Write('[' + arr[0].ToString());
for(int i = 1; i < arr.Length; i++)
  Console.Write("," + arr[i]);

Console.Write("]");

【讨论】：

您可以使用更短的代码：Console.Write($"[string.Join(", ", arr[i])]"); 来提供演示输出

该算法引入了偏差。您必须使用 Fisher-Yates 才能使其正确。 shuffle 的值必须始终等于或大于循环值（在本例中为 i）。

见***.com/questions/67888049/bug-in-nets-random-class

@Enigmativity 这对我来说是关于种子 Random 固有缺陷的新闻。感谢分享。这种偏见似乎在非常大的系列中更为普遍……而不是我们在这个年轻小伙子的硬件任务中处理的这组 5 个。 Yates 算法对我来说不够洗牌。随着集合的每一次通过，它的可用数字池会减少，直到最终 n = 集合大小并且没有随机性。该算法有效，但它的设计更多是为了在非常大的集合上节省 CPU。

@JosephTroy - 我想你误解了我的意思。您的算法是错误实现的 Fisher-Yates - 除非您更正它，否则它有偏差。您只需要一次 Fisher-Yates 即可完全随机化 - 无需多次通过。最后，Random 类的偏差与您在答案中的不正确的 Fisher-Yates 引入的偏差相比是微不足道的。