这种洗牌算法的效率和质量如何？答案

【问题标题】：What's the efficiency and quality of this shuffling algorithm?这种洗牌算法的效率和质量如何？
【发布时间】：2010-09-27 09:20:03
【问题描述】：

最近这个关于sorting randomly using C# 的问题让我想到了我有时在 Perl 中洗牌的方式。

@shuffled = sort { rand() <=> rand() } @array;

上述问题中建议的解决方案是Fisher-Yates shuffle，它在线性时间内起作用。

问题是：我的 sn-p 效率如何？这种随机播放“真的”是随机的吗？

【问题讨论】：

感谢大家确认我自己也怀疑过的事情；它的排序很糟糕，而且它不是正确的洗牌数组的方法。我从来没有在关键的地方使用过它（无论如何，很少洗牌是关键的），但作为一种快速的测试方法。但它仍然以某种扭曲的方式优雅;)
brian 提出的新标题改变了讨论的性质和目的，将其回滚。
brian 更改了标题，因为这是关于 Perl 邮件列表和 IRC 上的#perl 的一个非常常见的问题，因此经常被问到 perlfaq4 包含答案。

标签： perl sorting random performance

【解决方案1】：

我不是 Perl 内部专家，所以我不知道“排序”在这里如何工作。但是，大多数排序函数都希望它们的比较具有一致性，如果函数本身是随机的，我希望它们会以不可预测的方式工作。不幸的是，不可预测性与随机性不同，所以我对你的洗牌数组没有信心。它可能倾向于将元素按某种顺序排列，就像仓促创建的复杂递归关系可能不是随机的一样。

我建议不要分析排序函数，而是使用 Fisher-Yates。

正如 Knuth 所说，随机性太重要了，不能任凭运气。

【讨论】：

【解决方案2】：

$ perldoc List::Util
⋮
  shuffle LIST
       Returns the elements of LIST in a random order

           @cards = shuffle 0..51      # 0..51 in a random order
⋮

这是我的建议。

【讨论】：

【解决方案3】：

您提议的 shuffle 有效，我实际上有点惊讶。在 Perl sort 函数的实现中，它尝试根据比较函数的值将数组的元素按升序排列。问题是，您的比较函数不会返回一致的答案！有时它可能会说"foo" lt "bar"，而其他时候它可能会说"bar" lt "foo"。这有可能将排序算法混淆到它永远不会终止、或因致命错误或其他一些灾难性故障而终止的地步。

【讨论】：

【解决方案4】：

sort 上的 perl 文档说明了这一点

比较函数是必须的。如果它返回不一致的结果（例如，有时说 $x[1] 小于 $x[2]，有时说相反），则结果定义不明确。

所以这样做是个坏主意。

ETA：我刚刚做了一个基准测试。在 100000 个元素的数组上，使用 FY-shuffle 也快 10 倍以上。

【讨论】：

【解决方案5】：

一方面，您知道无论您使用什么比较器，sort() 都不可能比 O(n log n) 快。所以即使它执行的 shuffle 是公平的，它的性能也会更差。

洗牌公平吗？对于某些（易于分析的）排序算法来说，这显然是不公平的。考虑一个简单的冒泡排序——为了让一个元素从一端移动到另一端，比较函数必须对 n 次连续调用评估为正值——对于应该是 n 中的 1 事件的概率为 2 ^ n 中的 1。对于快速排序，很难分析，并且最终可能是公平的。但是，如果重要的是正确，那就以正确的方式去做。

【讨论】：

【解决方案6】：

这只是直觉，但我认为使用这样的排序会产生一个集合，其顺序在某种程度上取决于原始集合的顺序。真正随机排序的结果根本不应该依赖于原始集合的顺序。我无法解释为什么/如何，也许其他人可以（或表明它实际上是随机的）？

至于它的效率如何，我不确定，但它可能不会比使用sort 的任何其他类型的效率低很多，因为AFAIK rand() 相对便宜。不过，我可能错了。

【讨论】：

我收集的和你一样多，但它们也只是预感。我希望有人会，至少假装知道:)
@Tim：我不认为 rand() rand() 是一个洗牌，它不是一个正确的算法。它的结果是不可预测的，但不是随机的。除此之外，您正在重申我所说的。如果您使用的是真正的随机排序（随机排序），则初始排序无关紧要。

【解决方案7】：

有一个更好的 Fisher-Yates 洗牌函数，它不使用 perlfaq4: How do I shuffle an array randomly? 中的 sort 内置函数。

【讨论】：

感谢您指出 Perl 的精彩文档。我可能会补充一点，命令行中的 perldoc -q shuffle 是另一种查找相同信息的方法。

【解决方案8】：


@shuffled = map {
  $_->[1]
} sort {
  $a->[0] <=> $b->[0]
} map {
  [ rand(), $_ ]
} @array;

【讨论】：