这是在采访中被问到的
"What is the most efficient way to implement a shuffle function in a music
player to play random songs without repetition"
我建议使用链接列表方法，即使用链接列表，生成一个随机数并从列表中删除该项目/歌曲（这样，我们确保没有歌曲重复）
然后我建议使用位向量方法，但他一点也不满意。
那么您认为实现这种功能的最佳方法是什么？
【问题讨论】：
标签： random
以下是一些实现。我在面试的时候也遇到了困难，但是面试后我发现解决方法很简单。
public class MusicTrackProgram {
// O(n) in-place swapping
public static List<MusicTrack> shuffle3(List<MusicTrack> input) {
Random random = new Random();
int last = input.size() - 1;
while (last >= 0) {
int randomInt = Math.abs(random.nextInt() % input.size());
// O(1)
MusicTrack randomTrack = input.get(randomInt);
MusicTrack temp = input.get(last);
// O(1)
input.set(last, randomTrack);
input.set(randomInt, temp);
--last;
}
return input;
}
// O(n) but extra field
public static List<MusicTrack> shuffle(List<MusicTrack> input) {
List<MusicTrack> result = new ArrayList<>();
Random random = new Random();
while (result.size() != input.size()) {
int randomInt = Math.abs(random.nextInt() % input.size());
// O(1)
MusicTrack randomTrack = input.get(randomInt);
if (randomTrack.isUsed) {
continue;
}
// O(1)
result.add(randomTrack);
randomTrack.isUsed = true;
}
return result;
}
// very inefficient O(n^2)
public static List<MusicTrack> shuffle2(List<MusicTrack> input) {
List<MusicTrack> result = new ArrayList<>();
Random random = new Random();
while (result.size() != input.size()) {
int randomInt = Math.abs(random.nextInt() % input.size());
// O(1)
MusicTrack randomTrack = input.get(randomInt);
// O(1)
result.add(randomTrack);
// O(n)
input.remove(randomTrack);
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
List<MusicTrack> musicTracks = MusicTrackFactory.generate(1000000);
List<MusicTrack> result = shuffle3(musicTracks);
result.stream().forEach(x -> System.out.println(x.getName()));
}
}
【讨论】：
没有完美的答案，我猜这类问题是为了引发讨论。很可能你的面试官想知道Fisher–Yates shuffle (aka Knuth shuffle)。
这是来自 wiki 的简要概述：
- 写下从 1 到 N 的数字。
- 在 1 和剩余的未命中数（包括）之间选择一个随机数 k。
- 从低端数，剔除第k个尚未剔除的数字，并写在别处。
- 从第 2 步开始重复，直到所有数字都被删除。
- 步骤 3 中写下的数字序列现在是原始数字的随机排列。
您应该提及它的低效率和好处，如何改进它，输入几行代码并讨论您将测试此代码的内容和方式。
【讨论】：
我们可以使用链接列表和队列在 mp3 播放器中实现歌曲搜索 我们可以将其扩展到以下功能：
假设最初我们有 6 首歌曲存储为链接列表 链接列表有 2 个指针：开始和结束
totalSongCount=6
随机播放歌曲： 我们将生成一个介于 1 到 totalSongCount 之间的随机数。让这成为 4 我们将删除代表歌曲 4 的节点并将其保留在结束指针之后 我们将递减 totalSongCount (totalSongCount--)。
下一次将在 1 到 5 之间生成随机数，因为我们已经减少了 totalSongCount ，我们可以重复这个过程
要添加一首新歌，只需将其添加到链接列表并使其成为头指针（添加在开头） 递增 totalSongCount (totalSongCount++)
要删除一首歌，首先找到它并删除它 还要跟踪它是否在结束指针之后，如果它不只是减少 totalSongCount (totalSongCount--)
所选歌曲可以有两个选项： 要么在那个时候玩，要么 添加到播放列表（单独队列）
【讨论】：
I think below solution should work
class InvalidInput extends Exception{
public InvalidInput(String str){
super(str);
}
}
class SongShuffler{
String songName[];
int cooldownPeriod;
Queue<String> queue;
int lastIndex ;
Random random;
public SongShuffler(String arr[], int k) throws InvalidInput{
if(arr.length < k)
throw new InvalidInput("Arr length should be greater than k");
songName = arr;
cooldownPeriod = k;
queue = new LinkedList<String>();
lastIndex = arr.length-1;
random = new Random();
}
public String getSong(){
if(queue.size() == cooldownPeriod){
String s = queue.poll();
songName[lastIndex+1] = s;
lastIndex++;
}
int ind = random.nextInt(lastIndex);
String ans = songName[ind];
queue.add(ans);
songName[ind] = songName[lastIndex];
lastIndex--;
return ans;
}
}
【讨论】：