洗牌向量 - sample() 的所有可能结果？

Question

我有一个包含五个项目的向量。

my_vec <- c("a","b","a","c","d")

如果我想将这些值重新排列到一个新的向量中（随机播放），我可以使用 sample()：

shuffled_vec <- sample(my_vec)

简单 - 但 sample() 函数只给了我一种可能的随机播放。 如果我想知道所有可能的洗牌组合怎么办？各种“combn”函数似乎没有帮助，expand.grid() 给了我所有可能的组合有替换，当我需要它没有替换。最有效的方法是什么？

请注意，在我的向量中，我的值“a”两次 - 因此，在返回的洗牌向量集中，它们都应该在集合中都有两次“a”。

Answer 1

查看上一个问题（R: generate all permutations of vector without duplicated elements），我可以看到gtools 包有一个功能。但是，我无法将其直接用于您的矢量：

permutations(n = 5, r = 5, v = my_vec)
#Error in permutations(n = 5, r = 5, v = my_vec) : 
#  too few different elements

你可以这样调整它：

apply(permutations(n = 5, r = 5), 1, function(x) my_vec[x])

#     [,1] [,2] [,3] [,4] 
#[1,] "a"  "a"  "a"  "a" ...
#[2,] "b"  "b"  "b"  "b" ...
#[3,] "a"  "a"  "c"  "c" ... 
#[4,] "c"  "d"  "a"  "d" ...
#[5,] "d"  "c"  "d"  "a" ... 

Answer 2

我认为组合包中的 permn 可以满足您的需求

library(combinat)
permn(my_vec)

一个小例子

> x
[1] "a" "a" "b"
> permn(x)
[[1]]
[1] "a" "a" "b"

[[2]]
[1] "a" "b" "a"

[[3]]
[1] "b" "a" "a"

[[4]]
[1] "b" "a" "a"

[[5]]
[1] "a" "b" "a"

[[6]]
[1] "a" "a" "b"

如果重复是一个问题，您可以执行类似的操作来消除重复

strsplit(unique(sapply(permn(my_vec), paste, collapse = ",")), ",")

或者可能是删除重复项的更好方法...

dat <- do.call(rbind, permn(my_vec))
dat[duplicated(dat),]

Answer 3

注意到您的数据实际上是从 1 到 5 的 5 个级别，编码为“a”、“b”、“a”、“c”和“d”，我开始寻找方法来获取数字 1-5，然后将它们重新映射到您使用的级别。

让我们从输入数据开始：

my_vec <- c("a","b","a","c","d") # the character
my_vec_ind <- seq(1,length(my_vec),1) # their identifier

为了得到排列，我应用了Generating all distinct permutations of a list in R 给出的函数：

permutations <- function(n){
  if(n==1){
    return(matrix(1))
  } else {
    sp <- permutations(n-1)
    p <- nrow(sp)
    A <- matrix(nrow=n*p,ncol=n)
    for(i in 1:n){
      A[(i-1)*p+1:p,] <- cbind(i,sp+(sp>=i))
    }
    return(A)
  }
}

首先，使用排列创建一个 data.frame：

tmp <- data.frame(permutations(length(my_vec)))

您现在有一个包含 120 行的数据框 tmp，其中每一行都是数字 1-5 的唯一排列：

>tmp
    X1 X2 X3 X4 X5
1    1  2  3  4  5
2    1  2  3  5  4
3    1  2  4  3  5
...
119  5  4  3  1  2
120  5  4  3  2  1

现在您需要将它们重新映射到您拥有的字符串。您可以使用gsub() 主题的变体重新映射它们，此处建议：R: replace characters using gsub, how to create a function?

gsub2 <- function(pattern, replacement, x, ...) {
  for(i in 1:length(pattern))
    x <- gsub(pattern[i], replacement[i], x, ...)
  x
}

gsub() 不起作用，因为替换数组中有多个值。

您还需要一个可以使用lapply() 调用的函数，以便在tmp data.frame 的每个元素上使用gsub2() 函数。

remap <- function(x, 
              old,
              new){
  return(gsub2(pattern = old, 
              replacement = new, 
              fixed = TRUE,
              x = as.character(x)))
}

差不多了。我们像这样进行映射：

shuffled_vec <- as.data.frame(lapply(tmp, 
                          remap,
                          old = as.character(my_vec_ind), 
                          new = my_vec))

可以简化为...

shuffled_vec <- as.data.frame(lapply(data.frame(permutations(length(my_vec))), 
                          remap,
                          old = as.character(my_vec_ind), 
                          new = my_vec))

.. 如果你觉得有必要。

这给了你所需的答案：

> shuffled_vec
    X1 X2 X3 X4 X5
1    a  b  a  c  d
2    a  b  a  d  c
3    a  b  c  a  d
...
119  d  c  a  a  b
120  d  c  a  b  a