C# 创建一个随机唯一整数列表答案

【问题标题】：C# creating a list of random unique integersC# 创建一个随机唯一整数列表
【发布时间】：2011-11-02 14:12:59
【问题描述】：

我需要创建一个包含十亿个整数的列表，并且它们都必须是唯一的。我还需要非常快地完成这项工作。

创建一个列表并一个一个地添加随机数并检查每个是否重复非常慢。

如果我只是用随机数填充一个列表而不检查它们是否重复然后使用 distinct().toList()，这似乎相当快。我重复这个直到没有更多的重复。但是，创建新列表所使用的额外内存并不是最优的。有没有办法获得 distinct() 的性能，但不是创建一个新列表，而是修改源列表？

【问题讨论】：

您要创建整数的范围有多大？
这是以前要求的 C 语言。投票率最高的答案（与接受的答案相反）有一些可以移植到 C# 的建议。 stackoverflow.com/questions/1608181/…
您将这些整数存储在什么数据类型中？无论如何，一个 32 位整数只能容纳 21 亿（2,147,483,647），因此您真正的“随机”程度是有限度的。
@Darin 他们是否在 .net 4 中添加了该功能？在 .net 2 中，2GB 限制甚至适用于 64 位应用程序。 blogs.msdn.com/b/joshwil/archive/2005/08/10/450202.aspx
您没有在问题中包含几乎足够的信息来提供解决方案。例如，您是否要求列表按随机顺序排列，还是仅包含随机整数？（“选六”式彩票随机选择六个不同的整数；顺序无关紧要。但是从列表中随机选择六首歌曲并播放它们时，顺序也应该是随机的。）整数的范围是多少？他们可以是消极的吗？它们可以比 Int32 中的更大吗？一个 Int64？

标签： c# list unique distinct

【解决方案1】：

整数是否需要在一定范围内？如果是这样，您可以创建一个数组或列表，其中包含该范围内的所有数字（例如从 1 到 1000000000）并打乱该列表。

【讨论】：

【解决方案2】：

我发现这是在保持随机性的同时最快的：

        Random rand = new Random();
        var ints = Enumerable.Range(0, numOfInts)
                                     .Select(i => new Tuple<int, int>(rand.Next(numOfInts), i))
                                     .OrderBy(i => i.Item1)
                                     .Select(i => i.Item2);

...基本上为每个 int 分配一个随机 id，然后按该 id 排序并选择 int 的结果列表。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以在单独的HashSet<int> 中跟踪重复项：

var set = new HashSet<int>();
var nums = new List<int>();

while(nums.Count < 1000000000) {
    int num;
    do {
        num = rand.NextInt();
    } while (!set.Contains(num));
    set.Add(num);
    list.Add(num);
}

您需要一个单独的List<int> 来存储数字，因为哈希集不会保留您的随机排序。

【讨论】：

当列表被填满时，这个速度会越来越慢。可能需要几个小时才能找到适合列表的最后一个数字。
@CodeCaster：是的。如果洗牌是一种选择，那是一个更好的选择。
拥有两个包含所有整数的对象不是一种选择。
内部循环将永远运行，因为 set 最初将为空并且永远不会包含 num。应该去掉“！”来自循环条件。

【解决方案4】：

从字面上理解这个问题（一个包含十亿个整数的列表，它们都必须是唯一的）：

Enumerable<int>.Range(0, 1000000000)

但按照 CodeCaster 的回答，您可以同时创建列表并随机播放：

var count = 1000000000;
var list = new List<int>(count);
var random = new Random();
list.Add(0);
for (var i = 1; i < count; i++)
{
    var swap = random.Next(i - 1);
    list.Add(list[swap]);
    list[swap] = i;
}

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您从中提取的可能整数的数量（例如因子 2）明显大于您想要的整数数量，您可以简单地使用 HashSet<T> 来检查重复项。

List<int> GetUniqueRandoms(Random random, int count)
{
  List<int> result = new List<int>(count);
  HashSet<int> set = new HashSet<int>(count);
  for(int i = 0; i < count; i++)
  {
    int num;

    do
    {
      num = random.NextInt();
    while(!set.Add(num));

    result.Add(num);
  }
  return result;
}

这会分配具有正确容量的集合，以避免在增长期间重新分配。由于您的收藏很大，这应该是一个很大的改进。

你也可以使用Distinct一次：

IEnumerable<int> RandomSequence(Random random)
{
    while(true)
    {
      yield return random.NextInt();
    }
}

RandomSequence(rand).Distinct().Take(1000000000).ToList();

但是对于这两种解决方案，您都需要为HashSet<int> 和List<int> 提供足够的内存。

如果您从中提取的可能整数数量与您想要的整数数量一样大，您可以创建一个包含所有整数的数组，将它们打乱，最后切断您不感兴趣的整数。

您可以使用Jon Skeet's shuffle implementation。

【讨论】：

为什么？我没有说我想迭代哈希集。我只会用它来检查重复项。

【解决方案6】：

如果您以一种已排序但仍是随机的方式创建列表（例如将随机数添加到列表的最后一个元素作为下一个元素），然后使用 Fisher-Yates-Durstenfeld 对列表进行混洗，该怎么办？这将在整体上以线性时间执行，这几乎与列表生成一样好。但是，它可能有一些会影响分布的显着偏差。

【讨论】：