从地图中选择随机元素子集

Question

我有一张元素地图：

   std::map<char,int> values;

   values['a']=10;
   values['b']=30;
   values['c']=50;
   values['d']=70;
   values['e']=90;
   values['f']=100;
   values['g']=120;

所以我需要从values 中选择 N 个元素作为配对映射（输出格式和输入格式）。

我尝试了 stackoverflow 的其他不同解决方案，但它们大多适用于矢量，不适用于任何类型的 C++ 11 容器，或者对我来说看起来太复杂了。

我需要一些比 random_shuffle 更有效的方法，它实际上会改变 C++ 容器。

如果这个函数适用于任何类型的 C++ 容器，那就太好了。

Answer 1

您可以将std::map<char, int> 的密钥复制到std::vector<char> 中。然后，用std::random_shuffle^X 打乱这个向量。最后，返回映射的num 元素：其键是向量中最后一个键num 的元素：

std::vector<std::pair<char, int>> pick_random(const std::map<char, int>& m, size_t num)
{
   std::vector<char> keys;
   keys.reserve(m.size());

   // copy the map's keys    
   std::transform(m.begin(), m.end(), std::back_inserter(keys),
      [](const std::pair<const char, int>& p) {
         return p.first;
      }
   );

   // shuffle the keys
   std::random_shuffle(keys.begin(), keys.end());

   // number of elements to pick
   num = std::min(num, m.size());

   std::vector<std::pair<char, int>> res;
   res.reserve(num);

   // pick num elements
   std::generate_n(std::back_inserter(res), num,
      [&keys, &m]() {
         auto it = m.find(keys.back());
         keys.pop_back();
         return *it;
      }
   );

   return res;
}

这个想法是随机打乱包含键的向量中的元素（即keys）。因此，您将映射到映射中元素的键打乱。您使用这些随机打乱的键以随机方式从地图中获取元素。

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^X或std::shuffle insted，因为std::random_shuffle 在 C++14 中已被弃用并在 C++17 中被删除。

Answer 2

std::sample 是 C++17，但您可以在 C++11 中轻松实现它。例如，对于前向迭代器（并且std::map 迭代器确实满足此要求），典型实现依赖于选择采样算法。其描述可在第 2 卷中找到。来自 Knuth 的 TAOCP，第 142 页。

最简单的实现：

template<class Forw_it, class Out_it, class URBG>
void sample(Forw_it first, Forw_it last, Out_it out, std::ptrdiff_t n, URBG&& g) {
    auto sz = std::distance(first, last);
    n = std::min(n, sz);

    while (n != 0) {
        std::uniform_int_distribution<std::ptrdiff_t> d(0, --sz);
        if (d(g) < n) {
            *out++ = *first;
            --n;
        }
        ++first;
    }
}

使用示例：

std::map<char, int> values;
// ... assign values ...

std::vector<std::pair<char, int>> vec;
sample(values.begin(), values.end(), std::back_inserter(vec), 4, std::mt19937{});

for (auto p : vec)
    std::cout << p.first << ' ' << p.second << '\n';

样本输出：

b 30
e 90
f 100
g 120

Full demo