如何在Swift中从一个集合中获取随机元素？

Question

自Swift 1.2起，苹果公司引入了Set集合类型。

比如说，我有一个集合：

var set = Set<Int>(arrayLiteral: 1, 2, 3, 4, 5)

现在我想从中获取一个随机元素。问题是如何做到？Set不像Array那样提供subscript(Int)，而是提供了subscript(SetIndex<T>)。但首先，SetIndex<T>没有可访问的初始化程序（因此，我无法只使用所需的偏移量创建索引），其次即使我可以得到集合中第一个元素的索引（var startIndex = set.startIndex），那么我唯一能够获得第N个索引的方法是通过连续调用successor()。

因此，目前我只能看到两种选择，都很丑陋和昂贵：

• 将集合转换为数组（var array = [Int](set)），然后使用其下标（该下标完美地接受Int）；或者
• 获取集合中第一个元素的索引，遍历successor()方法链以获取第N个索引，然后通过集合的下标读取相应的元素。

我错过了其他的方法吗？

- 0x416e746f6e

Answer 1

从Swift 4.2开始，您可以使用randomElement：

let random = set.randomElement()

- Cœur

Answer 2

可能最好的方法是使用advance，它可以为您遍历successor：

func randomElementIndex<T>(s: Set<T>) -> T {
    let n = Int(arc4random_uniform(UInt32(s.count)))
    let i = advance(s.startIndex, n)
    return s[i]
}

你也可以遍历集合，而不是索引（这是我的第一反应，但是我想起了 advance）

func randomElement<T>(s: Set<T>) -> T {
    let n = Int(arc4random_uniform(UInt32(s.count)))
    for (i, e) in enumerate(s) {
        if i == n { return e }
    }
    fatalError("The above loop must succeed")
}

- Rob Napier

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是的。然而，Set中的advance()复杂度为O(N)，这是有趣的部分。因此，在技术上，它与遍历successor()链相同，只是看起来更简洁和意图明确。我在Apple开发者论坛上提出了类似的问题，并引起了工作人员的关注=>也许在Swift的某个未来版本中会有更好的工具来实现我想要的功能。目前，我可能会继续使用advance()。我将使用的集合不是很大。 - 0x416e746f6e

高级方法在Xcode 7 Beta 6中不再编译。 - Justin Lewis

Justin Lewis，唯一改变的是现在必须在索引上调用advancedBy(_:)。 extension Set { func randomElement() -> Element { let n = Int(arc4random_uniform(UInt32(count))); let i = startIndex.advancedBy(n); return self[i];} } - griotspeak

对于Swift 2，advance已不再可用。将第3行更改为let i = s.startIndex.advancedBy(n)。 - tebs1200

在 Swift 2 中的一个小改动：要枚举一个序列，你必须调用 s.enumerate()。 - jerrygdm

Answer 3

在Swift 3中

extension Set {
    public func randomObject() -> Element? {
        let n = Int(arc4random_uniform(UInt32(self.count)))
        let index = self.index(self.startIndex, offsetBy: n)
        return self.count > 0 ? self[index] : nil
    }
}

- arsenius

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可爱。谢谢！ - Ali Parr

Answer 4

extension Set {
    func randomElement() -> Element? {
        return count == 0 ? nil : self[advance(self.startIndex, Int(arc4random()) % count)]
    }
}

- lastcc

Answer 5

根据上述有关Swift更新的评论，针对Set进行了一个扩展的微小更改：

func randomElement() -> Element?
{
    let randomInt = Int(arc4random_uniform(UInt32(self.count)))
    let index = startIndex.advancedBy(randomInt)
    return count == 0 ? nil: self[index]
}

- DavidS

Answer 6

如果您想从一个Set中获取一个“随机”元素，则可以使用以下代码：

/// A member of the set, or `nil` if the set is empty.
var first: T? { get }

获取第0个索引或第1,000,000个索引都没有区别 - 它们都是一个任意对象。

但是，如果您希望重复调用每次返回一个可能不同的元素，则first可能不适合。

- GoZoner

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当然，你怎么可能知道 .first. 与 '从第 N-1 步走到第 N 步' 不同呢？Swift 是否保证遍历顺序随时间恒定？有些语言不会这样做（因为 Set 的哈希值取决于内存地址，在垃圾回收系统中内存地址会发生变化）。 - GoZoner

因为哈希是确定性的。给定相同的输入，每次运行都会得到相同的结果。这就像xkcd算法一样。它是“随机”的，但每次都会重复。事实上，这并不意味着在实际程序中不会发生。试试看。在[10,20,30,40,50]的集合中，我发现first总是50。 - Rob Napier

单纯的经验证据并不能证明Set遍历是确定性的。 - GoZoner

不要完全相信它，你不能依赖它（你对此很重视是正确的）。但是，任何依赖于它不具有确定性的程序（即用户期望在不同运行期间得到不同答案的程序）都会非常失望。Go语言在这方面很有意思；它实际上保证该迭代映射（字典）时以随机顺序进行，明确防止您依赖某个您认为已经保证的顺序。但是，在Swift中，使用"first"很聪明，但不太可能匹配用户对任何使用情况的期望。 - Rob Napier

@GoZoner - 而且，轶事证据不能证明.first返回的集合元素确实是随机的。一个“任意”的对象并不等于一个随机对象。 - daver