经典的Fisher-Yates Shuffle算法

 

回头看酷壳上那篇《一些有意思的算法代码》，在清单上看到第一条是Binomial Heap，回想一下好像是算法导论里刚刚研习过的内容，对，是二项堆，特别想看看具体的实现，点开链接看到满满的注释，顿时幸福洋溢。再看作者，Keith Schwarz，他是一个斯坦福大学计算机科学系的讲师，在自己的网站放了一些自己实现的算法和数据结构，觉得挺好的，有空可以去看看，这是链接：http://www.keithschwarz.com/interesting/。

改天再谈谈二项堆的内容，今天先贴一个应该是其中最短的代码，Random Shuffle随机洗牌，随便学习一下算法和C++。（这位老师还非常愿意分享自己的代码，只是注满注释的代码显得太长了）

 

代码注释很多也很浅显，就不翻译了。虽说核心的代码就两行，但是里面的所有内容还是很应该学习的，比如，可以在自选范围内进行随机排列，可以传入自定义的随机数产生算法，使用了模板这样任何数据类型都可以进行排列。这个算法核心的意思也就一句话来概括：随机选取一个数组元素，和第一个元素进行交换，然后继续按照这种方法处理剩下的数组元素，只需要线性时间和常量空间即可。

这里面还有一点没有想到的是，在函数参数列表里居然可以传入函数名称，然后在里面执行这个传入的函数，难道是函数指针，C++真是忘得差不多了。

 

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/**************************************************************************
 * File: RandomShuffle.hh
 * Author: Keith Schwarz (htiek@cs.stanford.edu)
 *
 * An implemention of a function for randomly permuting the elements of a
 * sorted range.  The algorithm is an implementation of the Fisher-Yates
 * shuffle (also called the Knuth shuffle), which works by randomly selecting
 * an element from the the array and swapping it to the front, then recursively
 * repeating the process on the rest of the array.  It runs in linear time
 * and with only constant space.
 *
 * This implementation, by default, works using the system rand function,
 * which is not ideal if cryptographic randomness is desired.  Consequently,
 * like the STL algorithm random_shuffle, the algorithm allows for a custom
 * random generator to be passed into the function.
 */

#ifndef RandomShuffle_Included
#define RandomShuffle_Included

#include <algorithm> // For iter_swap
#include <cstdlib>   // For rand

/**
 * Function: RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end);
 * ------------------------------------------------------------------------
 * Randomly permutes the elements in the range [begin, end), using the system
 * rand function as a source of randomness.
 */
template <typename RandomIterator>
void RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end);

/**
 * Function: RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end,
 *                         RandomGenerator rng);
 * ------------------------------------------------------------------------
 * Randomly permutes the elements in the range [begin, end), using the
 * provided callback as a source of randomness.  The generator should be
 * callable as a nullary function which produces a uniformly-distributed
 * random value over a range at least as large as the input range.
 */
template <typename RandomIterator, typename RandomGenerator>
void RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end,
                   RandomGenerator rnd);

/* * * * * Implementation Below This Point * * * * */

/* Main implementation of the algorithm. */
template <typename RandomIterator, typename RandomGenerator>
void RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end,
                   RandomGenerator rnd) {
  /* Iterate across the elements, picking a random element and swapping it
   * to the front at each step.
   */
  for (RandomIterator itr = begin; itr != end; ++itr)
    std::iter_swap(itr, itr + rnd() % (end - itr));
}

/* Default implementation just uses rand. */
template <typename RandomIterator>
void RandomShuffle(RandomIterator begin, RandomIterator end) {
  RandomShuffle(begin, end, std::rand);
}

#endif

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