蓄水池抽樣演算法

2021-09-06 16:15:40 字數 729 閱讀 9533

給你乙個長度為n的鍊錶。n很大,但你不知道n有多大。你的任務是從這n個元素中隨機取出k個元素。你只能遍歷這個鍊錶一次。你的演算法必須保證取出的元素恰好有k個,且它們是完全隨機的(出現概率均等)。

蓄水池抽樣演算法:

該演算法是針對從乙個序列中隨機抽取不重複的k個數,保證每個數被抽取到的概率為k/n這個問題而構建的。做法是: -

首先構建乙個可放k個元素的蓄水池,將序列的前k個元素放入蓄水池中。

然後從第k+1個元素開始,以k/n的概率來決定該元素是否被替換到池子中。 當遍歷完所有元素之後,就可以得到隨機挑選出的k個元素。複雜度為o(n).

其偽**如下:

init : a reservoir with the size: k

for    i= k+1 to n

m=random(1, i);

if( m < k)

swap the mth value and ith value

end for

證明每個數被取到的概率為k/n:

對於第i個數(i…n-1/n = k/n

對於第j個數(j>=k)被選中的概率為: 在他出現時被選中的概率 * 在他出現以後不被換走的概率,即: 

k/j * j /j+1 。。。n-1/n = k/n

綜上得證。

演算法 蓄水池抽樣

例題 有乙個機器按自然數序列的方式吐出球,1號球,2號球.現有乙個袋子,袋子裡最多只能裝下k個球,並且除袋子以外沒有更多的空間,球扔掉不能放回。設計一種選擇方式,使得當機器吐出第n號球時,袋子中的球數是k個,同時可以保證從1號球到n號球中的每乙個被選中進袋子的概率都是k n。具體例子 有乙個只能裝下...

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題目 要求從n個元素中隨機的抽取k個元素,其中n無法確定 解法 首先選擇n中的前k個數加入 蓄水池 中,然後從第k 1個數開始,以k k i i 1,2,3.的概率選擇這個數,然後在蓄水池中隨機選擇乙個數,並將其替換,n個元素遍歷完畢後,蓄水池中的k個數就是隨機選擇的。證明 這裡即需要證明每個數出現...

蓄水池抽樣演算法

蓄水池抽樣演算法是一種抽樣演算法,對於乙個不知道大小的的集合 通常是流式資料 抽取的樣本值能夠保證隨機。特點 其時間複雜度並不是很高o n 空間複雜度通常是o k 能夠很大程度地節省記憶體。問題 我現在有乙個很長並且不知道多長的序列,怎麼從中取出k個完全隨機的數。用乙個足夠大的陣列存放所有資料然後隨...