c# - 从 C# 中的加权列表中选择 x 个随机元素(无需替换)

Question

更新:我的问题已经解决，我更新了问题中的代码源以与 Jason 的回答相匹配。请注意，rikitikitik 答案是解决从样本中抽取卡片并进行替换的问题。

我想从加权列表中选择 x 个随机元素。抽样是没有更换的。我找到了这个答案:https://stackoverflow.com/a/2149533/57369用 Python 实现。我用 C# 实现并测试了它。但结果(如下所述)与我的预期不符。我不了解 Python，所以我很确定我在将代码移植到 C# 时犯了一个错误，但我看不到 Pythong 中的代码在哪里有很好的文档记录。

我选择一张卡片 10000 次，这是我获得的结果(结果在执行过程中是一致的):

Card 1: 18.25 % (10.00 % expected)
Card 2: 26.85 % (30.00 % expected)
Card 3: 46.22 % (50.00 % expected)
Card 4: 8.68 % (10.00 % expected)

如您所见，卡片 1 和卡片 4 的权重均为 1，但卡片 1 的选择频率远高于卡片 4(即使我选择了 2 或 3 张卡片)。

测试数据:

var cards = new List<Card>
{
    new Card { Id = 1, AttributionRate = 1 }, // 10 %
    new Card { Id = 2, AttributionRate = 3 }, // 30 %
    new Card { Id = 3, AttributionRate = 5 }, // 50 %
    new Card { Id = 4, AttributionRate = 1 }, // 10 %
};

这是我在 C# 中的实现

public class CardAttributor : ICardsAttributor
{
    private static Random random = new Random();

    private List<Node> GenerateHeap(List<Card> cards)
    {
        List<Node> nodes = new List<Node>();
        nodes.Add(null);

        foreach (Card card in cards)
        {
            nodes.Add(new Node(card.AttributionRate, card, card.AttributionRate));
        }

        for (int i = nodes.Count - 1; i > 1; i--)
        {
            nodes[i>>1].TotalWeight += nodes[i].TotalWeight;
        }

        return nodes;
    }

    private Card PopFromHeap(List<Node> heap)
    {
        Card card = null;

        int gas = random.Next(heap[1].TotalWeight);
        int i = 1;

        while (gas >= heap[i].Weight)
        {
            gas -= heap[i].Weight;
            i <<= 1;

            if (gas >= heap[i].TotalWeight)
            {
                gas -= heap[i].TotalWeight;
                i += 1;
            }
        }

        int weight = heap[i].Weight;
        card = heap[i].Value;

        heap[i].Weight = 0;

        while (i > 0)
        {
            heap[i].TotalWeight -= weight;
            i >>= 1;
        }

        return card;
    }

    public List<Card> PickMultipleCards(List<Card> cards, int cardsToPickCount)
    {
        List<Card> pickedCards = new List<Card>();

        List<Node> heap = GenerateHeap(cards);

        for (int i = 0; i < cardsToPickCount; i++)
        {
            pickedCards.Add(PopFromHeap(heap));
        }

        return pickedCards;
    }
}

class Node
{
    public int Weight { get; set; }
    public Card Value { get; set; }
    public int TotalWeight { get; set; }

    public Node(int weight, Card value, int totalWeight)
    {
        Weight = weight;
        Value = value;
        TotalWeight = totalWeight;
    }
}

public class Card
{
    public int Id { get; set; }
    public int AttributionRate { get; set; }
}

Answer 1

程序中有两个小错误。首先，随机数的范围应该正好等于所有元素的总重量:

int gas = random.Next(heap[1].TotalWeight);

其次，将显示 gas > 的两个地方都改为 gas >=。

(原来的Python代码是可以的，因为gas是一个 float ，所以>和>=的区别可以忽略不计. 该代码被编写为接受整数或浮点权重。)

更新:好的，您在代码中进行了建议的更改。我认为该代码现在是正确的!