从数组中采样随机子集

IT技术 javascript arrays random numerical-methods
2021-02-05 16:41:37

什么是随机抽样的干净方法,而不用从 javascript 中的数组替换?所以假设有一个数组

x = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]

我想随机抽样 5 个唯一值;即生成长度为 5 的随机子集。要生成一个随机样本,可以执行以下操作:

x[Math.floor(Math.random()*x.length)];

但如果多次执行此操作,则存在多次抓取同一个条目的风险。

6个回答

我建议使用Fisher-Yates shuffle对数组的副本进行洗牌并取一个切片:

function getRandomSubarray(arr, size) {
    var shuffled = arr.slice(0), i = arr.length, temp, index;
    while (i--) {
        index = Math.floor((i + 1) * Math.random());
        temp = shuffled[index];
        shuffled[index] = shuffled[i];
        shuffled[i] = temp;
    }
    return shuffled.slice(0, size);
}

var x = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15];
var fiveRandomMembers = getRandomSubarray(x, 5);

请注意,这不是获取大型数组的小随机子集的最有效方法,因为它不必要地对整个数组进行了混洗。为了获得更好的性能,您可以改为进行部分洗牌:

function getRandomSubarray(arr, size) {
    var shuffled = arr.slice(0), i = arr.length, min = i - size, temp, index;
    while (i-- > min) {
        index = Math.floor((i + 1) * Math.random());
        temp = shuffled[index];
        shuffled[index] = shuffled[i];
        shuffled[i] = temp;
    }
    return shuffled.slice(min);
}
2021-03-15 16:41:37
@AaronJo:不,这是故意的。计算i时已经递减,index所以第一次迭代i + 1等于arr.length第一个函数,这是正确的。
2021-03-20 16:41:37
它应该是 i* Math.random() 而不是 (i+1) * Math.random()。Math.random() * (i+1) 可以在 Math.floor 之后返回 i。当 i==arr.length 时,arr[i] 将导致索引越界
2021-03-24 16:41:37

聚会有点晚了,但这可以通过下划线的新示例 方法解决(下划线 1.5.2 - 2013 年 9 月):

var x = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15];

var randomFiveNumbers = _.sample(x, 5);
这对我来说只产生 1 个元素,而不是 5 个。
2021-04-02 16:41:37
来自下划线的文档:“从列表中生成一个随机样本。传递一个数字以从列表中返回 n 个随机元素。否则将返回一个随机项。” - 您是否传入了第二个参数?
2021-04-03 16:41:37
lodash 有一个 _.sampleSize 如上所述工作:lodash.com/docs/4.17.4#sampleSize
2021-04-11 16:41:37

在我看来,我认为没有必要洗整整个套牌。你只需要确保你的样本是随机的,而不是你的牌组。您可以做的是size从前面选择数量,然后将采样阵列中的每个数量与其中的另一个位置交换。所以,如果你允许更换,你会变得越来越混乱。

function getRandom(length) { return Math.floor(Math.random()*(length)); }

function getRandomSample(array, size) {
    var length = array.length;

    for(var i = size; i--;) {
        var index = getRandom(length);
        var temp = array[index];
        array[index] = array[i];
        array[i] = temp;
    }

    return array.slice(0, size);
}

2*size如果包含该slice方法,此算法只是选择随机样本的步骤。


更随机

为了让样本更随机,我们可以随机选择样本的起点。但是拿到样品要贵一点。

function getRandomSample(array, size) {
    var length = array.length, start = getRandom(length);

    for(var i = size; i--;) {
        var index = (start + i)%length, rindex = getRandom(length);
        var temp = array[rindex];
        array[rindex] = array[index];
        array[index] = temp;
    }
    var end = start + size, sample = array.slice(start, end);
    if(end > length)
        sample = sample.concat(array.slice(0, end - length));
    return sample;
}

使这更加随机的事实是,当您总是只是洗牌前项时,如果采样数组很大而样本很小,则往往不会经常在样本中得到它们。如果数组不应该总是相同的,这将不是问题。所以,这个方法所做的就是改变这个混洗区域开始的位置。


无更换

为了不必复制采样数组而不用担心替换,您可以执行以下操作,但它确实为您提供了3*size2*size.

function getRandomSample(array, size) {
    var length = array.length, swaps = [], i = size, temp;

    while(i--) {
        var rindex = getRandom(length);
        temp = array[rindex];
        array[rindex] = array[i];
        array[i] = temp;
        swaps.push({ from: i, to: rindex });
    }

    var sample = array.slice(0, size);

    // Put everything back.
    i = size;
    while(i--) {
         var pop = swaps.pop();
         temp = array[pop.from];
         array[pop.from] = array[pop.to];
         array[pop.to] = temp;
    }

    return sample;
}

无替换,更随机

将提供更多随机样本的算法应用于无替换函数:

function getRandomSample(array, size) {
    var length = array.length, start = getRandom(length),
        swaps = [], i = size, temp;

    while(i--) {
        var index = (start + i)%length, rindex = getRandom(length);
        temp = array[rindex];
        array[rindex] = array[index];
        array[index] = temp;
        swaps.push({ from: index, to: rindex });
    }

    var end = start + size, sample = array.slice(start, end);
    if(end > length)
        sample = sample.concat(array.slice(0, end - length));

    // Put everything back.
    i = size;
    while(i--) {
         var pop = swaps.pop();
         temp = array[pop.from];
         array[pop.from] = array[pop.to];
         array[pop.to] = temp;
    }

    return sample;
}

快点...

像所有这些帖子一样,这使用了 Fisher-Yates Shuffle。但是,我删除了复制数组的开销。

function getRandomSample(array, size) {
    var r, i = array.length, end = i - size, temp, swaps = getRandomSample.swaps;

    while (i-- > end) {
        r = getRandom(i + 1);
        temp = array[r];
        array[r] = array[i];
        array[i] = temp;
        swaps.push(i);
        swaps.push(r);
    }

    var sample = array.slice(end);

    while(size--) {
        i = swaps.pop();
        r = swaps.pop();
        temp = array[i];
        array[i] = array[r];
        array[r] = temp;
    }

    return sample;
}
getRandomSample.swaps = [];

或者...如果你使用 underscore.js...

_und = require('underscore');

...

function sample(a, n) {
    return _und.take(_und.shuffle(a), n);
}

足够简单。

您可以通过这种方式获得 5 个元素的样本:

var sample = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]
.map(a => [a,Math.random()])
.sort((a,b) => {return a[1] < b[1] ? -1 : 1;})
.slice(0,5)
.map(a => a[0]);

您可以将其定义为要在代码中使用的函数:

var randomSample = function(arr,num){ return arr.map(a => [a,Math.random()]).sort((a,b) => {return a[1] < b[1] ? -1 : 1;}).slice(0,num).map(a => a[0]); }

或者将它添加到 Array 对象本身:

    Array.prototype.sample = function(num){ return this.map(a => [a,Math.random()]).sort((a,b) => {return a[1] < b[1] ? -1 : 1;}).slice(0,num).map(a => a[0]); };

如果需要,您可以将代码分开以获得 2 个功能(Shuffle 和 Sample):

    Array.prototype.shuffle = function(){ return this.map(a => [a,Math.random()]).sort((a,b) => {return a[1] < b[1] ? -1 : 1;}).map(a => a[0]); };
    Array.prototype.sample = function(num){ return this.shuffle().slice(0,num); };