Java：生成一个恰好为“x”为真的随机布尔数组 - 算法

Question

我正在尝试创建一个算法，该算法可以生成一个带有随机布尔值的布尔数组，假设恰好“x”个布尔值是真实的。我已经解决了算法，但很好奇是否有更清洁的方法。

以下是我的工作示例。两个变量songToPlay 和songsToDownload 是随机生成的变量，但在这种情况下，我将它们分别设置为固定数字8 和4。另一个需要提的重点是数组中的第一个布尔值必须为真。

问题：我需要随机生成一个由 8 个真假值组成的数组，正好是 4 个 的值是真实的。

Random ran = new Random();
    int songsToPlay = 8;
    int songsToDl = 4
    Boolean[] ranDownloads = new Boolean[songsToPlay];
    ranDownloads[0] = true;
    int counter = 1; //track how many are true, given the first one is always true.

    for(int i = 1; i < ranDownloads.length; i++) {
            if((songsToDl - counter) >= (ranDownloads.length - i)) {
                ranDownloads[i] = true;
                counter++;
            } else {
                if(counter == songsToDl) {
                    while (i < ranDownloads.length) {
                        ranDownloads[i++] = false;
                    }
                break;
                } else {
                ranDownloads[i] = ran.nextBoolean();
                if(ranDownloads[i] == true) {
                    counter++;                      
                }
                }
            }

    }

Answer 1

我需要随机生成一个包含 8 个真假值的数组，其中正好 4 个值为真。

这是洗牌问题的一种变体

List<Boolean> flags = new ArrayList<Boolean>();
for(int i = 0; i < 4; i++) flags.add(true);
for(int i = 0; i < 4; i++) flags.add(false);
Collections.shuffle(flags);

这在 O(N) 时间内完成，您可以确定您拥有所需的真/假数。

注意：所有解决方案发生的机会均等。仅更改值直到获得所需总数的问题在于，很难确保生成的结果没有偏差。

来自Collections.shuffle(List)的JavaDoc

使用默认随机源随机排列指定列表。所有排列发生的可能性大致相等。

此实现从最后一个元素到第二个元素向后遍历列表，反复将随机选择的元素交换到“当前位置”。元素是从列表中从第一个元素到当前位置（含）的部分中随机选择的。

此方法以线性时间运行。 如果指定列表没有实现 RandomAccess 接口且很大，则此实现在打乱之前将指定列表转储到数组中，并将打乱后的数组转储回进入列表。这避免了由于将“顺序访问”列表改组而导致的二次行为。

Answer 2

随机选择四个数组索引并将它们的内容设置为 true（并确保您不会两次使用相同的索引）。

Answer 3

鉴于您使用的是 Object 数组（Boolean 而不是 boolean），只需

1. 用Boolean.TRUE 填充第一个n，其余的用 Boolean.FALSE
2. 做Collections.shuffle(Arrays.asList(yourArray))

一切准备就绪。

见：Collections.shuffle(list)、Arrays.asList(array)

Answer 4

为什么不创建一个 BitSet 并将 x 位随机翻转为 1。

根据要求提供示例代码：

BitSet bs = new BitSet(songCount);

Random random = new Random();
// x: target number of true values
for (int i = 0; bs.cardinality() < x; i++) {
    bs.set(random.nextInt() % songCount);
}