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我想伪随机创建一个包含 48 个条目的列表——24 个零和 24 个一——其中相同的值永远不会连续出现三次。我有以下代码:
import random
l = list()
for i in range(48):
if len(l) < 2:
l.append(random.choice([0,1]))
else:
if l[i-1] == l[i-2]:
if l[i-1] == 0:
l.append(1)
else:
l.append(0)
else:
l.append(random.choice([0,1]))
但是有时候0和1的个数是不均匀的。
最佳答案
在不使用拒绝的情况下获得一致性是很棘手的。
拒绝方法很简单,比如
def brute(n):
seq = [0]*n+[1]*n
while True:
random.shuffle(seq)
if not any(len(set(seq[i:i+3])) == 1 for i in range(len(seq)-2)):
break
return seq
这在 n 很大时会很慢但很可靠。
可能有一种巧妙的方法来获取几乎微不足道的非拒绝样本,但我看不到它,而是转而使用通常有效的方法。如果在每个分支点处,您可以确保对空间进行统一采样,如果您选择该选择,则根据您生成的成功序列的数量对选项进行加权。
因此,我们使用动态规划来制作一个计算可能序列数量的实用程序,并扩展到我们还剩下 (#zeroes, #ones) 位的一般情况,然后使用它来为我们提供权重绘制。 (我们实际上可以将其重构为一个函数,但我认为如果它们是分开的,它们会更清晰,即使它引入了一些重复。)
from functools import lru_cache
import random
def take_one(bits_left, last_bits, choice):
# Convenience function to subtract a bit from the bits_left
# bit count and shift the last bits seen.
bits_left = list(bits_left)
bits_left[choice] -= 1
return tuple(bits_left), (last_bits + (choice,))[-2:]
@lru_cache(None)
def count_seq(bits_left, last_bits=()):
if bits_left == (0, 0):
return 1 # hooray, we made a valid sequence!
if min(bits_left) < 0:
return 0 # silly input
if 0 in bits_left and max(bits_left) > 2:
return 0 # short-circuit if we know it won't work
tot = 0
for choice in [0, 1]:
if list(last_bits).count(choice) == 2:
continue # can't have 3 consec.
new_bits_left, new_last_bits = take_one(bits_left, last_bits, choice)
tot += count_seq(new_bits_left, new_last_bits)
return tot
def draw_bits(n):
bits_left = [n, n]
bits_drawn = []
for bit in range(2*n):
weights = []
for choice in [0, 1]:
if bits_drawn[-2:].count(choice) == 2:
weights.append(0) # forbid this case
continue
new_bits_left, new_last_bits = take_one(bits_left, tuple(bits_drawn[-2:]), choice)
weights.append(count_seq(new_bits_left, new_last_bits))
bit_drawn = random.choices([0, 1], weights=weights)[0]
bits_left[bit_drawn] -= 1
bits_drawn.append(bit_drawn)
return bits_drawn
首先,我们可以看到有多少这样的有效序列:
In [1130]: [count_seq((i,i)) for i in range(12)]
Out[1130]: [1, 2, 6, 14, 34, 84, 208, 518, 1296, 3254, 8196, 20700]
这是A177790在 OEIS,命名为
Number of paths from (0,0) to (n,n) avoiding 3 or more consecutive east steps and 3 or more consecutive north steps.
如果您仔细想想,这正是我们所拥有的,将 0 视为东阶,将 1 视为北阶。
我们的随机抽奖看起来不错:
In [1145]: draw_bits(4)
Out[1145]: [0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1]
In [1146]: draw_bits(10)
Out[1146]: [0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0]
并且非常统一:
In [1151]: Counter(tuple(draw_bits(4)) for i in range(10**6))
Out[1151]:
Counter({(0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1): 29219,
(1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1): 29287,
(1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0): 29311,
(1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0): 29371,
(1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0): 29279,
(0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1): 29232,
(0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0): 29824,
(0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0): 29165,
(0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1): 29467,
(1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0): 29454,
(1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0): 29338,
(0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1): 29486,
(0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0): 29592,
(0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1): 29716,
(1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0): 29500,
(1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1): 29396,
(1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0): 29390,
(0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1): 29394,
(0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0): 29213,
(0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1): 29139,
(0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0): 29413,
(1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0): 29502,
(0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1): 29750,
(0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1): 29097,
(0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0): 29377,
(1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1): 29480,
(1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0): 29533,
(1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1): 29500,
(0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1): 29528,
(1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1): 29511,
(1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1): 29599,
(1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0): 29167,
(1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0): 29594,
(0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1): 29176})
覆盖也是正确的,因为我们可以通过随机抽样(运气好)来恢复 A177790 计数:
In [1164]: [len(set(tuple(draw_bits(i)) for _ in range(20000))) for i in range(9)]
Out[1164]: [1, 2, 6, 14, 34, 84, 208, 518, 1296]
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!