具有非重复元素和变化范围的随机发生器

Question

我想实现一个随机生成器，以便它能够生成从 0 到 n 的随机数，但除非范围用尽，否则它不应该返回已返回的元素。 例如，如果范围是从0到7，并且上一代是4，那么在返回0-7中的所有整数之前，4不会出现在随机生成中。 这是我到目前为止所拥有的 - 我将生成的元素交换到数组的前面并缩小范围。

现在我必须实现一个 function 以在生成时更改随机生成的范围，并且在更改范围后非重复条件仍然成立。 function 采用下限和上限，表示新范围，可以小于或大于旧范围。 比如返回4后，我把范围改成2到7，那么列表2-7用完后，4就不会出现在生成中了。

我不知道这样做最有效的方法是什么。 我试图创建一个黑名单并在该范围内重新生成一个数组，其中的数字不在黑名单中，但是在列表用完后重置数组时遇到了一些问题。

class RandomGenerator:
    def __init__(self, n):
        self.n = n
        self.start = 0
        self.arr = list(range(n+1))
        
    def generate(self):
        if self.start > self.n:
            self.arr = list(range(n+1))
        
        r = random.randint(self.start, self.n)
        out = self.arr[r]
        
        temp = self.arr[self.start]
        self.arr[self.start] = self.arr[r]
        self.arr[r] = temp
        
        self.start += 1
        
        return out

Answer 1

对于小的n ，您可以生成一个数字列表， shuffle它，然后pop元素； 当它用尽时，生成一个新的source ，然后重复。

import random


def get_random_without_repeats(n=8):
    source = []
    while True:
        if not source:
            source = list(range(n))
            random.shuffle(source)
        yield source.pop()
        
        
for elt in get_random_without_repeats():
    print(elt)

您可以添加更复杂的逻辑以在耗尽后重新生成源，以满足您的需求。 例如，以下示例在每次源耗尽时从底部缩小值的范围

import random


def get_random_without_repeats(n=8):
    source = []
    turn = 0
    while True:
        if not source:
            source = list(range(turn, n))
            if not source:
                return StopIteration
            turn += 1
            random.shuffle(source)
        yield source.pop()
        

for elt in get_random_without_repeats():
    print(elt)

Answer 2

除非我遗漏了一些明显的东西，否则你可以在生成器中无休止地从random.sample中提取数字——它们保证永远不会重复，如果你迭代像itertools.cycle这样的无限迭代器，你就可以拥有可能的数字池用尽给定范围内的所有数字后“重置”：

from itertools import islice

def get_numbers(minimum, maximum):
    # minimum and maximum are inclusive
    from itertools import cycle
    from random import sample
    for generator in cycle([sample]):
        yield from generator(range(minimum, maximum+1), k=maximum+1)


print(list(islice(get_numbers(0, 7), 16)))

Output：

[0, 1, 4, 3, 7, 2, 6, 5, 1, 6, 0, 3, 7, 4, 5, 2]