在c#中随机化泛型列表顺序的最佳方法是什么?我在一个列表中有一个有限的75个数字集,我想随机分配一个顺序,以便为彩票类型的应用程序绘制它们。


当前回答

我们可以为List使用扩展方法,并使用线程安全的随机生成器组合。我在NuGet上打包了一个改进的版本,并在GitHub上提供源代码。NuGet版本包含可选的密码强随机。

Pre -。NET 6.0版本:

[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
public static void Shuffle<T>(this IList<T> list)
{
    if (list == null) throw new ArgumentNullException(nameof(list));
    int n = list.Count;
    while (n > 1)
    {
        int k = ThreadSafeRandom.Instance.Next(n--);
        (list[n], list[k]) = (list[k], list[n]);
    }
}

internal class ThreadSafeRandom
{
    public static Random Instance => _local.Value;

    private static readonly Random _global = new Random();
    private static readonly ThreadLocal<Random> _local = new ThreadLocal<Random>(() =>
    {
        int seed;
        lock (_global)
        {
            seed = _global.Next();
        }
        return new Random(seed);
    });
}

在。net 6.0或更高版本上:

[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
public static void Shuffle<T>(this IList<T> list)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(list);
    int n = list.Count;
    while (n > 1)
    {
        int k = Random.Shared.Next(n--);
        (list[n], list[k]) = (list[k], list[n]);
    }
}

通过NuGet安装库以获得更多功能。

其他回答

如果您有一个固定的数字(75),您可以创建一个包含75个元素的数组,然后枚举您的列表,将元素移动到数组中的随机位置。您可以使用Fisher-Yates shuffle生成列表号到数组索引的映射。

编辑 RemoveAt是我以前版本的一个弱点。这个解决方案克服了这个问题。

public static IEnumerable<T> Shuffle<T>(
        this IEnumerable<T> source,
        Random generator = null)
{
    if (generator == null)
    {
        generator = new Random();
    }

    var elements = source.ToArray();
    for (var i = elements.Length - 1; i >= 0; i--)
    {
        var swapIndex = generator.Next(i + 1);
        yield return elements[swapIndex];
        elements[swapIndex] = elements[i];
    }
}

请注意可选的Random生成器,如果Random的基本框架实现不是线程安全的,或者加密性不够强,您可以将您的实现注入到操作中。

在这个答案中可以找到线程安全的加密强随机实现的合适实现。


这里有一个想法,以一种(希望)有效的方式扩展IList。

public static IEnumerable<T> Shuffle<T>(this IList<T> list)
{
    var choices = Enumerable.Range(0, list.Count).ToList();
    var rng = new Random();
    for(int n = choices.Count; n > 1; n--)
    {
        int k = rng.Next(n);
        yield return list[choices[k]];
        choices.RemoveAt(k);
    }

    yield return list[choices[0]];
}

这里有一个线程安全的方法来做到这一点:

public static class EnumerableExtension
{
    private static Random globalRng = new Random();

    [ThreadStatic]
    private static Random _rng;

    private static Random rng 
    {
        get
        {
            if (_rng == null)
            {
                int seed;
                lock (globalRng)
                {
                    seed = globalRng.Next();
                }
                _rng = new Random(seed);
             }
             return _rng;
         }
    }

    public static IEnumerable<T> Shuffle<T>(this IEnumerable<T> items)
    {
        return items.OrderBy (i => rng.Next());
    }
}

下面是一个高效的Shuffler,它返回一个字节数组的打乱值。它从来不会超过需要的次数。它可以从之前停止的地方重新启动。我的实际实现(未显示)是一个MEF组件,它允许用户指定替换洗牌器。

    public byte[] Shuffle(byte[] array, int start, int count)
    {
        int n = array.Length - start;
        byte[] shuffled = new byte[count];
        for(int i = 0; i < count; i++, start++)
        {
            int k = UniformRandomGenerator.Next(n--) + start;
            shuffled[i] = array[k];
            array[k] = array[start];
            array[start] = shuffled[i];
        }
        return shuffled;
    }

`

这是我最喜欢的shuffle方法,当不需要修改原始的时候。它是Fisher-Yates“由内到外”算法的变体,适用于任何可枚举序列(源的长度不需要从一开始就知道)。

public static IList<T> NextList<T>(this Random r, IEnumerable<T> source)
{
  var list = new List<T>();
  foreach (var item in source)
  {
    var i = r.Next(list.Count + 1);
    if (i == list.Count)
    {
      list.Add(item);
    }
    else
    {
      var temp = list[i];
      list[i] = item;
      list.Add(temp);
    }
  }
  return list;
}

该算法还可以通过分配一个从0到length - 1的范围来实现,并通过将随机选择的索引与最后一个索引交换来随机耗尽索引,直到所有索引都被选中一次。上面的代码完成了完全相同的事情,但没有额外的分配。非常简洁。

With regards to the Random class it's a general purpose number generator (and If I was running a lottery I'd consider using something different). It also relies on a time based seed value by default. A small alleviation of the problem is to seed the Random class with the RNGCryptoServiceProvider or you could use the RNGCryptoServiceProvider in a method similar to this (see below) to generate uniformly chosen random double floating point values but running a lottery pretty much requires understanding randomness and the nature of the randomness source.

var bytes = new byte[8];
_secureRng.GetBytes(bytes);
var v = BitConverter.ToUInt64(bytes, 0);
return (double)v / ((double)ulong.MaxValue + 1);

生成随机双精度(仅在0和1之间)的目的是用于扩展到整数解。如果你需要从一个基于随机双x的列表中选择一个东西,它总是0 <= x && x < 1是很简单的。

return list[(int)(x * list.Count)];

享受吧!