LinkedList Random Node

2024-01-30 11:14:25

引言
在链表中随机选择一个节点是一个常见的编程问题。这个问题有很多应用，例如在数据挖掘中随机抽取数据，或者在游戏中随机选择一个角色。这个问题可以通过模拟或蓄水池原理来解决。模拟很简单，但效率不高。蓄水池原理是一种更有效的方法，它可以保证每个节点被选中的概率相等。

模拟法

模拟法是一种简单直接的方法。首先，计算链表的长度。然后，生成一个从1到链表长度的随机数。最后，找到链表中第i个节点，并返回该节点。

def get_random_node(head):
    # 计算链表长度
    length = 0
    current = head
    while current:
        length += 1
        current = current.next

    # 生成一个从1到链表长度的随机数
    import random
    random_index = random.randint(1, length)

    # 找到链表中第i个节点
    current = head
    index = 1
    while current:
        if index == random_index:
            return current
        index += 1
        current = current.next

    return None

蓄水池原理

蓄水池原理是一种更有效的方法，它可以保证每个节点被选中的概率相等。蓄水池原理的思路是，每次随机选择一个节点，并将其放入蓄水池中。然后，每次随机选择一个节点，并将其与蓄水池中的节点进行比较。如果蓄水池中的节点被选中的概率小于新节点被选中的概率，则用新节点替换蓄水池中的节点。

def get_random_node(head):
    # 初始化蓄水池
    reservoir = None

    # 遍历链表
    current = head
    index = 1
    while current:
        # 以1/index的概率将当前节点放入蓄水池
        if random.random() < 1 / index:
            reservoir = current

        # 更新index
        index += 1

        # 移动到下一个节点
        current = current.next

    return reservoir