寻找有限的shuffle算法

Question

我有一个洗牌问题。有很多关于完全改组数值的页面和讨论，比如一叠牌。

我需要的是一个shuffle，它将数组元素从最初的N个位置均匀地移位。

即如果N为2，则元素I最多将被拖曳到从I-2到I + 2的位置（在数组的范围内）。

事实证明，使用一些简单的解决方案会导致对元素移动的方向性偏差，或者通过不均匀的量，这是非常棘手的。

Answer 1

你是对的，这很棘手！首先，我们需要制定更多规则，以确保我们不会创造人为的非随机结果：

• 元素可以保留在它们开始的位置。这是任何公平洗牌的必要部分，并且还确保我们的洗牌适用于N = 0.
• 当N大于元素距阵列起点或终点的距离时，允许它移动到另一侧。我们可以调整算法来禁止这个，但它会违反＆＃34;统一＆＃34;要求 - 两端附近的元素比中间附近的元素更容易放置。

现在我们可以解决问题了。

1. 生成i + [-N, N]范围内的随机值数组，其中i是数组中的当前索引。规范化数组范围之外的值（例如-1应该变为length-1而length应变为0。）
2. 查找数组中的重复值（碰撞）对，然后重新计算它们。你有几个选择：
   • 重新计算这两个值，直到它们不相互碰撞，它们仍然可能会与其他值发生碰撞。
   • 只重新计算一个，直到它不与另一个碰撞，第一个值仍然可能会发生碰撞，但第二个现在应该是唯一的，这可能意味着对RNG的调用次数减少。 / LI>
   • 确定每次碰撞的可用索引集（例如，在[3, 1, 1, 0]索引2中可用），从该集合中选择一个随机值，并将其中一个数组值设置为选定的结果。这避免了在解决冲突之前需要循环，但是代码更复杂，并且在集合为空的情况下可能会遇到风险。
3. 但是，您可以解决单个冲突，重复此过程，直到数组中的每个值都是唯一的。
4. 现在将原始数组中的每个元素移动到我们生成的数组中指定的索引。

我不确定如何最好地实施＃2，我建议您对其进行基准测试。如果您不想花时间进行基准测试，我会选择第一个选项。其他的是可能更快的优化，但实际上可能会变慢。

此解决方案在理论上具有无限运行时间，但在实践中应该合理地快速终止。再次，在使用它之前进行基准测试并对其进行测试。

Answer 2

我已经提出了一个可能的解决方案，但是如何“天真地”＆＃39;我不确定。特别是在边缘处，尤其是远边缘。

1. 创建一个标志数组（布尔值）N long（表示已交换的元素）

2. For At每个索引检查它是否已经被交换（根据flags数组中的第一个元素），如果是的话，继续下一个（见下文）

3. 旋转flags数组，删除第一个元素（表示这个 元素），并添加一个新的＆＃39; not swapped＆＃39;元素结束。 ASIDE：这个 也许使用模数阵列查找，以避免实际 移动数组内容，特别是对于大N

4. ...循环

   • 选择一个从0到N的数字（或小于N，如果N加上当前   数据被洗牌的索引更大。
   • 如果为0，则元素与自身交换，移至下一个。
   • 否则，如果该元素标记为已交换，请循环并再次尝试。 请注意，flags数组中总有2个元素可以自行选择 和最后一个元素（除非接近数组的结尾被洗牌）

5. 使用选定的未切换元素交换当前元素，将所选元素标记为flags数组中的交换。循环到下一个元素