如何实现随机的重复随机播放 - 但不是太随机
我有一个 n 项目列表。我想要一个算法让我随机从该集合中选择一个可能无限的项目序列，但有一些约束：
- 一旦选择了一个项目，它就不应该在接下来的几个项目中再次出现（比如在下一个 m 项目中， m 明显严格地＆lt; 名词的）
- 您不必等待太长时间才能显示任何项目 - 每次 n 选择时，项目应平均显示
- 序列应该是非循环的
- 我们不能简单地选择rnd（ n ）作为下一个项目的索引，因为这不能保证不重复;选择一些物品也可能需要很长时间。
- 我们不能只用Fisher-Yates shuffle对列表进行预先洗牌，并反复迭代它，每次我们到达结束时重新洗牌;虽然这确保项目在 2n - 1 选择之后最多出现，但它并不能完全阻止项目重复。
基本上，我想要一个算法为MP3播放器生成播放列表，打开'shuffle'和'repeat'，这样可以确保它不会播放太靠近自己的同一首歌，并确保它播放全部你的歌曲均匀，没有明显的模式。
这些限制从争用中消除了两个明显的解决方案：
一个天真的解决方案可能是随机选择，但如果它们出现在最后的 m 选择中，则拒绝选择;这意味着保留 m 之前选择的列表，并且每次都检查每个选择对应该列表，这使得算法不确定并且同时变慢 - 失败。除非我遗漏了一些明显的东西..
所以我现在使用的算法我对此有点不满意。我用一副牌来比喻它，我有一个画堆和弃牌堆。我从完整的清单开始，洗牌，在抽签堆中，丢弃堆空。从绘图堆的顶部读取下一个项目，然后放入丢弃堆中。一旦丢弃堆达到一定的尺寸（ m 项目），我将其洗牌，并将其移动到抽取桩的底部。
这符合要求，但是每次 m 选择都会让我感到烦恼。通常是O（1），但是m（m）一次是O（m）。平均而言，这相当于一个恒定的时间，但必须有一个更清洁的解决方案，随着时间的推移丢弃丢弃物。
在我看来，这是一个如此简单，通用和常见的问题，它必须具有其中一种双管算法，如Fisher-Yates或Boyer-Moore。但是我的谷歌显然并不强大，因为我还没有找到定位不可避免的1973年ACM论文的术语集，这可能解释了如何在O（1）时间内做到这一点，以及为什么我的算法存在严重缺陷以某种方式。
4 个答案:
答案 0 :(得分：12)
要生成列表，请执行以下操作。有一个平局和丢弃堆。最初丢弃堆是空的。从绘图堆中随机选择您的第一个项目。将其添加到播放列表中，然后将其放入丢弃堆中。当丢弃堆中有m个项目时，从弃置堆中取出最后一个项目（最近最少使用的）并将其添加到绘图堆中。播放列表将是随机的，但不需要随机播放。
这是红宝石：
SONGS = [ "Pink Floyd - Wish You Were Here",
"Radiohead - Bones",
"Led Zeppelin - Black Dog",
"The Cure - A Strange Day",
"Massive Attack - Teardrop",
"Depeche Mode - Enjoy the Silence",
"Wilco - Jesus etc." ]
DONT_REPEAT_FOR = 3
def next_item pick, discard
result = pick.delete_at(rand(pick.count));
discard.push result
pick.push(discard.shift) if (discard.count > DONT_REPEAT_FOR)
result
end
def playlist_of_length n
discard = []
pick = SONGS
playlist = []
(0..n).each { playlist.push next_item(pick, discard) }
playlist
end
编辑：添加了playlist_of_length方法，让您更清楚地调用next_item来生成播放列表
答案 1 :(得分：8)
除了队列算法实施和可视化验证
在Mathematica中：
Play[themes_, minCycle_, iterations_] :=
Module[{l, queue, played},
l = Range[themes];
queue = {};
played = {}; (*just for accounting*)
While [ Length@played < iterations,
(AppendTo[queue, #]; l = DeleteCases[l, #]) &@RandomChoice[l];
If[Length[queue] > minCycle, (AppendTo[l, First@queue]; queue = Rest@queue)];
AppendTo[played, Last@queue]
];
Return[played];
]
MatrixPlot[Partition[Play[100, 50, 20000], 100], ColorFunction -> Hue]
让我们看看没有明显的重复模式：
比较不同的周期长度：
答案 2 :(得分：5)
播放给定歌曲后，使用伪附加将其放在列表末尾附近。您可能希望在列表中的最后5个项目中真正附加1/2到2/3，另外1/3到1/2的差异。
显然这对于非常短的列表不起作用，但对于10个或更多的列表应该没问题。
编辑（提供有关'PseudoAppend'的更多详细信息）：
以下伪代码使用混合的语言结构，但应该很容易变成真正的代码。
给出列表[歌曲]
While(PLAY)
Play(List[0])
PseudoAppend(List[], 0)
def PseudoAppend(List[], index)
# test to verify length of list, valid index, etc.
song = List[index].delete # < not safe
List.append(song)
target = -1
While( (random() < (1/3)) && (target > -3) )
Swap(List[target], List[target-1])
target -= 1
在没有备份列表的情况下从列表中删除刚刚完成的歌曲可能会导致信息丢失，但这只是伪代码，旨在传达一个想法。
如你所见，刚刚播放的歌曲的2/3时间将被移动到列表的后面，并且1/3的时间将被移动到最后一首歌曲的前面。
在该歌曲前进的1/3机会中，2/3的时间只会在一首歌曲之前移动，而另外1/3的时间会在两首或更多的歌曲之前移动歌曲。歌曲移动到最后位置的机会= 66％，倒数第二位置= 22％，倒数第三位= 12％。
PseudoAppend的实际行为都在While语句的条件下进行控制。您可以更改要与random数字生成器进行比较的值，以使某首歌曲移动到其他人之前或多或少，并且您可以更改与target相比较的值以调整刚刚完成的歌曲可以在列表中前进。
<小时/> 编辑II（Python 3代码和示例输出，包含11个项目的列表）
songlist=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
import random
def pseudoappend(locallist, index):
song=locallist[index]
del(locallist[index])
locallist.append(song)
target=-1
while (random.randint(1,3)==1) and (target> -3):
locallist[target],locallist[target-1] = locallist[target-1],locallist[target]
target-=1
for x in range(len(songlist)*9):
print("%3d" % x, ': ', "%2d" % songlist[0], ': ', songlist)
pseudoappend(songlist, 0)
print( 'end : ', "%2d" % songlist[0], ': ', songlist)
这是一个在列表中运行〜9次的示例输出。第一列只是一个运行索引，第二列显示当前选定的歌曲，第三列显示列表的当前顺序：
>>> ================================ RESTART ================================
>>>
0 : 0 : [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
1 : 1 : [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0]
2 : 2 : [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0, 1]
3 : 3 : [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0, 1, 2]
4 : 4 : [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0, 1, 2, 3]
5 : 5 : [5, 6, 7, 8, 9, 10, 0, 1, 2, 3, 4]
6 : 6 : [6, 7, 8, 9, 10, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
7 : 7 : [7, 8, 9, 10, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
8 : 8 : [8, 9, 10, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
9 : 9 : [9, 10, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
10 : 10 : [10, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
11 : 0 : [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
12 : 1 : [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 0]
13 : 2 : [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 0]
14 : 3 : [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 0, 2]
15 : 4 : [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 0, 2, 3]
16 : 5 : [5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 0, 2, 3, 4]
17 : 6 : [6, 7, 8, 9, 10, 1, 0, 2, 3, 4, 5]
18 : 7 : [7, 8, 9, 10, 1, 0, 2, 3, 4, 6, 5]
19 : 8 : [8, 9, 10, 1, 0, 2, 3, 4, 6, 7, 5]
20 : 9 : [9, 10, 1, 0, 2, 3, 4, 6, 7, 5, 8]
21 : 10 : [10, 1, 0, 2, 3, 4, 6, 7, 5, 8, 9]
22 : 1 : [1, 0, 2, 3, 4, 6, 7, 5, 10, 8, 9]
23 : 0 : [0, 2, 3, 4, 6, 7, 5, 10, 8, 9, 1]
24 : 2 : [2, 3, 4, 6, 7, 5, 10, 8, 9, 1, 0]
25 : 3 : [3, 4, 6, 7, 5, 10, 8, 9, 2, 1, 0]
26 : 4 : [4, 6, 7, 5, 10, 8, 9, 2, 1, 0, 3]
27 : 6 : [6, 7, 5, 10, 8, 9, 2, 1, 0, 3, 4]
28 : 7 : [7, 5, 10, 8, 9, 2, 1, 0, 3, 4, 6]
29 : 5 : [5, 10, 8, 9, 2, 1, 0, 3, 4, 6, 7]
30 : 10 : [10, 8, 9, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 6, 7]
31 : 8 : [8, 9, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 10, 6, 7]
32 : 9 : [9, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 10, 6, 7, 8]
33 : 2 : [2, 1, 0, 3, 4, 5, 10, 6, 7, 9, 8]
34 : 1 : [1, 0, 3, 4, 5, 10, 6, 7, 9, 8, 2]
35 : 0 : [0, 3, 4, 5, 10, 6, 7, 9, 8, 2, 1]
36 : 3 : [3, 4, 5, 10, 6, 7, 9, 8, 2, 1, 0]
37 : 4 : [4, 5, 10, 6, 7, 9, 8, 2, 1, 0, 3]
38 : 5 : [5, 10, 6, 7, 9, 8, 2, 1, 0, 3, 4]
39 : 10 : [10, 6, 7, 9, 8, 2, 1, 0, 3, 4, 5]
40 : 6 : [6, 7, 9, 8, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 10]
41 : 7 : [7, 9, 8, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 10, 6]
42 : 9 : [9, 8, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 7, 10, 6]
43 : 8 : [8, 2, 1, 0, 3, 4, 5, 7, 10, 6, 9]
44 : 2 : [2, 1, 0, 3, 4, 5, 7, 10, 6, 9, 8]
45 : 1 : [1, 0, 3, 4, 5, 7, 10, 6, 2, 9, 8]
46 : 0 : [0, 3, 4, 5, 7, 10, 6, 2, 9, 8, 1]
47 : 3 : [3, 4, 5, 7, 10, 6, 2, 9, 8, 1, 0]
48 : 4 : [4, 5, 7, 10, 6, 2, 9, 8, 1, 3, 0]
49 : 5 : [5, 7, 10, 6, 2, 9, 8, 1, 3, 0, 4]
50 : 7 : [7, 10, 6, 2, 9, 8, 1, 3, 5, 0, 4]
51 : 10 : [10, 6, 2, 9, 8, 1, 3, 5, 0, 7, 4]
52 : 6 : [6, 2, 9, 8, 1, 3, 5, 0, 7, 4, 10]
53 : 2 : [2, 9, 8, 1, 3, 5, 0, 7, 6, 4, 10]
54 : 9 : [9, 8, 1, 3, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2]
55 : 8 : [8, 1, 3, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9]
56 : 1 : [1, 3, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 8]
57 : 3 : [3, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 1, 8]
58 : 5 : [5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 3, 1, 8]
59 : 0 : [0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 3, 1, 8, 5]
60 : 7 : [7, 6, 4, 10, 2, 9, 3, 1, 8, 5, 0]
61 : 6 : [6, 4, 10, 2, 9, 3, 1, 8, 5, 0, 7]
62 : 4 : [4, 10, 2, 9, 3, 1, 8, 5, 0, 7, 6]
63 : 10 : [10, 2, 9, 3, 1, 8, 5, 0, 7, 6, 4]
64 : 2 : [2, 9, 3, 1, 8, 5, 0, 7, 6, 4, 10]
65 : 9 : [9, 3, 1, 8, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2]
66 : 3 : [3, 1, 8, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9]
67 : 1 : [1, 8, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 3]
68 : 8 : [8, 5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 3, 1]
69 : 5 : [5, 0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 8, 3, 1]
70 : 0 : [0, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 8, 3, 1, 5]
71 : 7 : [7, 6, 4, 10, 2, 9, 8, 3, 0, 1, 5]
72 : 6 : [6, 4, 10, 2, 9, 8, 3, 0, 1, 5, 7]
73 : 4 : [4, 10, 2, 9, 8, 3, 0, 1, 5, 7, 6]
74 : 10 : [10, 2, 9, 8, 3, 0, 1, 5, 7, 6, 4]
75 : 2 : [2, 9, 8, 3, 0, 1, 5, 7, 6, 4, 10]
76 : 9 : [9, 8, 3, 0, 1, 5, 7, 6, 4, 10, 2]
77 : 8 : [8, 3, 0, 1, 5, 7, 6, 4, 10, 2, 9]
78 : 3 : [3, 0, 1, 5, 7, 6, 4, 10, 2, 9, 8]
79 : 0 : [0, 1, 5, 7, 6, 4, 10, 2, 3, 9, 8]
80 : 1 : [1, 5, 7, 6, 4, 10, 2, 3, 9, 8, 0]
81 : 5 : [5, 7, 6, 4, 10, 2, 3, 9, 8, 1, 0]
82 : 7 : [7, 6, 4, 10, 2, 3, 9, 8, 1, 0, 5]
83 : 6 : [6, 4, 10, 2, 3, 9, 8, 1, 0, 7, 5]
84 : 4 : [4, 10, 2, 3, 9, 8, 1, 0, 7, 5, 6]
85 : 10 : [10, 2, 3, 9, 8, 1, 0, 7, 5, 6, 4]
86 : 2 : [2, 3, 9, 8, 1, 0, 7, 5, 6, 4, 10]
87 : 3 : [3, 9, 8, 1, 0, 7, 5, 6, 4, 2, 10]
88 : 9 : [9, 8, 1, 0, 7, 5, 6, 4, 2, 10, 3]
89 : 8 : [8, 1, 0, 7, 5, 6, 4, 2, 10, 3, 9]
90 : 1 : [1, 0, 7, 5, 6, 4, 2, 10, 8, 3, 9]
91 : 0 : [0, 7, 5, 6, 4, 2, 10, 8, 3, 1, 9]
92 : 7 : [7, 5, 6, 4, 2, 10, 8, 3, 1, 9, 0]
93 : 5 : [5, 6, 4, 2, 10, 8, 3, 1, 9, 0, 7]
94 : 6 : [6, 4, 2, 10, 8, 3, 1, 9, 0, 7, 5]
95 : 4 : [4, 2, 10, 8, 3, 1, 9, 0, 7, 6, 5]
96 : 2 : [2, 10, 8, 3, 1, 9, 0, 7, 6, 4, 5]
97 : 10 : [10, 8, 3, 1, 9, 0, 7, 6, 4, 5, 2]
98 : 8 : [8, 3, 1, 9, 0, 7, 6, 4, 5, 2, 10]
end : 3 : [3, 1, 9, 0, 7, 6, 4, 5, 2, 10, 8]
答案 3 :(得分：3)
我的想法是要有一个要打的牌队列。队列被洗牌，然后一次播放一次直到清空。当每张卡正在播放时，如果该卡播放时间小于m转，请将其添加到队列末尾并选择下一张卡。清空队列后，可以再次填充并重新洗牌。阵列可用于跟踪上次播放卡片的转向。每首歌平均运行O（1）。
这是我在F＃中的解决方案。
let deal (deck : _[]) m =
let played = Array.create (deck.Length) (-m)
let rec subDeal (cards : Queue<_>) i =
seq {
if cards.Count = 0 then
yield! subDeal (shuffledQueue deck) i
else
let card = cards.Dequeue()
if i - played.[card] > m then
played.[card] <- i
yield card
else
cards.Enqueue card
yield! subDeal cards (i + 1)
}
subDeal (shuffledQueue deck) 1
交易为0 .. 7的一些测试数据，m = 4。
[|3; 1; 4; 0; 2; 6; 5; 4; 0; 2; 3; 6; 1; 5; 0; 1; 2; 6; 4; 3; 5; 2; 0; 6; 3; 4;
5; 1; 6; 0; 3; 2; 5; 4; 1; 3; 5; 2; 0; 6; 1; 4; 2; 5; 3; 4; 0; 1; 6; 5; 2; 4;
3; 0; 6; 1; 3; 5; 6; 2; 4; 1; 0; 5; 2; 6; 3; 1; 4; 0; 2; 6; 1; 4; 0; 5; 3; 2;
1; 0; 5; 6; 4; 3; 2; 1; 3; 0; 5; 6; 4; 3; 1; 2; 0; 5; 6; 4; 3; 0; ...|]
// card number and the number of occurrences of said card
[|(3, 286); (6, 286); (5, 285); (0, 286); (1, 285); (4, 286); (2, 286)|]
// longest time before each card is repeated
[|11; 11; 11; 11; 12; 11; 11|]
完整的测试计划。
open System
open System.Collections.Generic
let rnd = new Random()
let shuffle cards =
let swap (a: _[]) x y =
let tmp = a.[x]
a.[x] <- a.[y]
a.[y] <- tmp
Array.iteri (fun i _ -> swap cards i (rnd.Next(i, Array.length cards))) cards
cards
let shuffledQueue cards =
let queue = new Queue<_>()
cards
|> shuffle
|> Array.iter (fun x -> queue.Enqueue x)
queue
let deal (deck : _[]) m =
let played = Array.create (deck.Length) (-m)
let rec subDeal (cards : Queue<_>) i =
seq {
if cards.Count = 0 then
yield! subDeal (shuffledQueue deck) i
else
let card = cards.Dequeue()
if i - played.[card] > m then
played.[card] <- i
yield card
else
cards.Enqueue card
yield! subDeal cards (i + 1)
}
subDeal (shuffledQueue deck) 1
let size = 7
let deck = Array.init size (fun i -> i)
let cards = deal deck 4
let getMaxWait seq value =
Seq.fold (fun (last, count) test ->
if test = value then
(0, count)
else
(last + 1, max (last+1) count)
) (0, 0) seq
|> snd
let test = cards |> Seq.take 2000
test
|> Seq.take 200
|> Seq.toArray
|> printfn "%A"
test
|> Seq.countBy (fun x -> x)
|> Seq.toArray
|> printfn "%A"
deck
|> Seq.map (fun x -> getMaxWait test x)
|> Seq.toArray
|> printfn "%A"
Console.ReadLine() |> ignore
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