产生所有排列的随机子集

Question

我正在寻找一种方法来随机采样所有排列的固定长度子集。

import itertools
from random import shuffle

mylist = ['A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T']

方法 A

下面的方法 A 存在排列过于相似的问题。

a_pre = itertools.permutations(mylist,20)
a = itertools.islice(a_pre,3)

list(a)

['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L '、'M'、'N'、'O'、'P'、'Q'、'R'、'S'、'T']

['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L '、'M'、'N'、'O'、'P'、'Q'、'R'、'T'、'S']

['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L '、'M'、'N'、'O'、'P'、'Q'、'S'、'R'、'T']

方法 B

方法 B 让我更接近我想要的结果，但这里总是存在在列表之间产生相同排序的风险，因此这种方法不可行。

#repeat n=3 times

shuffle(mylist)
print(mylist)

['J', 'B', 'M', 'A', 'O', 'C', 'K', 'S', 'H', 'Q', 'N', 'T '、'R'、'D'、'G'、'P'、'I'、'E'、'F'、'L']

['R', 'O', 'C', 'I', 'G', 'E', 'Q', 'L', 'P', 'J', 'F', 'N '、'A'、'B'、'H'、'T'、'D'、'K'、'M'、'S']

['L', 'O', 'I', 'G', 'B', 'E', 'R', 'A', 'D', 'N', 'J', 'S '、'H'、'F'、'K'、'M'、'Q'、'T'、'C'、'P']

Answer 1

我认为您的问题是one I had 的一个特例，因为 k=N 基于此，应适用该处所述的两种解决方案。第一个有点慢:)

因此，随机抽样（您也暗示了您的问题，只是丢弃重复项...）似乎是目前唯一的答案。

看看这个问题是否有生成解决方案或更通用的解决方案会非常有趣...... 这是基于该答案的代码：

import itertools
from random import shuffle

mylist = ['A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T']
n=len(mylist)
k = n
m = 5
samples = set()
tries = 0
while len(samples) < m:
    samples.add(tuple(random.sample(mylist,k)))
    print (len(samples))

print(samples)
print(tries)

Answer 2

考虑一下 itertools random_permutation recipe:

来自文档：

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))

代码

import string

import more_itertools as mit


iterable = string.ascii_uppercase[:-6]
[random_permutation(iterable) for _ in range(3)]

输出

[('M', 'K', 'Q', 'A', 'I', 'J', 'H', 'T', 'C', 'E', 'P', 'L', 'B', 'N', 'G', 'F', 'S', 'D', 'O', 'R'), 
 ('A', 'G', 'I', 'S', 'E', 'T', 'B', 'Q', 'D', 'M', 'C', 'O', 'J', 'H', 'N', 'F', 'K', 'P', 'R', 'L'), 
 ('C', 'S', 'O', 'H', 'I', 'K', 'A', 'G', 'D', 'B', 'R', 'E', 'L', 'T', 'M', 'N', 'F', 'P', 'Q', 'J')]

more_itertools 是第三方库，implements this recipe 为您服务。

Answer 3

您可以使用它来生成N 元素的number-th 字典排列：

def permutation_from_int(N, number):
    '''
    get the number-th lexicographic permutation of length N.

    N: the length of the permutation
    0 <= number <= factorial(N) -1: the number of the desired
    permutation
    '''

    # assert 0 <= number < factorial(N)

    ret = [None] * N
    select = list(range(N))

    for i in range(N - 1, -1, -1):
        index, number = divmod(number, factorial(i))
        element = select[index]
        ret[N - 1 - i] = element
        select.remove(element)
    return ret

那么您只需要生成（并保留set of - 如果您想避免重复）代表排列的随机整数：

N_TESTS = 17
strg = 'ABCD'
N = len(strg)
N_MAX = factorial(N)
seen = set()

for _ in range(N_TESTS):
    number = randrange(N_MAX)
    while number in seen:
        number = randrange(N_MAX)
    seen.add(number)
    perm = permutation_from_int(N, number)
    print(''.join(strg[i] for i in perm))

请注意，如果测试的数量大于所有排列的空间，这可能会永远循环......

哪个打印（例如）：

DACB
DBCA
BADC
BDCA
DCAB
DABC
CADB
DBAC
DCBA
...

但正如其他答案中所述：如果您有 20 个元素的排列，则重复排列的机会非常小！

Answer 4

但是这里总是存在在列表之间产生相同排序的风险，所以这种方法是不可行的。

您可以使用元组（因为列表不可散列）和集合（因此没有重复/相同的列表）来解决这个问题：

from random import shuffle

mylist = ['A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T']
myset = set()
while len(myset) < 5: #change 5 to however many you want
     shuffle(mylist)
     myset.add(tuple(mylist))
print([list(x) for x in myset])

编辑：正如@tobias_k 指出的那样：

对于给定的列表，有 20 个！ = 2432902008176640000 种不同的排列，所以碰撞真的非常不可能。