如何选取等概率不重复的随机数?

今天看到了一道腾讯的面试题:从 1000 个不重复的数字中随机抽取 900 个不重复的数字,要保证概率相等,不可以重复取。

在看到这道题的时候,总感觉有些无力。要保证概率相同,还不可以重复取,这就使得随机数不再那么的 “随机” 了。问题就变成了如何选取等概率不重复的随机数。当时的第一思路就是将选过的数字置为 -1 ,表示已选过,如果再次选到的话,就重新随机选取,直到选出未选过的数字。但是这就会产生问题:对于每一次选择来看,确实是等概率的,但是综合来看,后面的数字的选取次数会多很多次,这一点,我就不太确定是否仍然保持等概率了;而且,越到后面,遇到已选过的元素的可能性越高,重复选取次数就越多,效率也就可想而知。

后来看到了一个不错的想法:按顺序产生这些数,但随机产生它们的位置

int a[1000];
for(int i = 0; i < 1000; i++)
    a[i] = i;
for(int i = 0; i < 1000; i++)
    swap(a[i], a[rand()%1000]);

这个想法很巧妙地生成了等概率的随机序列,然后选取前 900 个元素即可(当然你也可以花式选择元素)。这样既保证了效率,也让随机数真正的 “随机” 了。因为即使重复也属于概率意义上的正常情况。

当然对于这个问题,也可以逆向思维:随机选取 100 个不要的数字,剩下的数字打乱顺序后就是我要的结果。这个方法可以大大简化第一种方法,适用于范围数组与目标数组的大小非常接近的情况。

参考资料
【转】如何高效产生m个n范围内的不重复随机数(m<=n)

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