从洗牌算法谈起--Python的random.shuffle函数实现原理

此文首发于我的个人博客：从洗牌算法谈起–random.shuffle实现原理 — zhang0peter的个人博客

昨天看知乎的时候看到了洗牌算法(Knuth shuffle, 最初版本叫Fisher–Yates shuffle/ Sattolo’s algorithm)：世界上有哪些代码量很少，但很牛逼很经典的算法或项目案例？ - 知乎

具体的问题是：如何打乱一个数组，确保数组乱的很随机。

伪代码的实现如下：

-- To shuffle an array a of n elements (indices 0..n-1):
for i from n−1 downto 1 doj ← random integer such that 0 ≤ j ≤ iexchange a[j] and a[i]

在整个过程中，这个算法保证了每一个元素出现在每一个位置的概率是相等的。

洗牌算法时间复杂度为O(N)，并且被证明为完美的随机排序。

更具体的说明参考维基：Fisher–Yates shuffle - Wikipedia

然后我就想到了Python的random库中的shuflle函数，shuflle函数的作用就是打乱数组，我觉得具体的实现应该就是这个洗牌算法。

然后去查看random.shuffle的源码：

_inst = Random()
shuffle = _inst.shuffle

    def shuffle(self, x, random=None):"""Shuffle list x in place, and return None.Optional argument random is a 0-argument function returning arandom float in [0.0, 1.0); if it is the default None, thestandard random.random will be used."""if random is None:randbelow = self._randbelowfor i in reversed(range(1, len(x))):# pick an element in x[:i+1] with which to exchange x[i]j = randbelow(i+1)x[i], x[j] = x[j], x[i]else:_int = intfor i in reversed(range(1, len(x))):# pick an element in x[:i+1] with which to exchange x[i]j = _int(random() * (i+1))x[i], x[j] = x[j], x[i]

可以看出使用了洗牌算法。

参考：How Python random shuffle works? - Software Engineering Stack Exchange

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