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labuladong原创数组随机算法二分查找前缀和数组约 2494 字大约 8 分钟

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读完本文,你不仅学会了算法套路,还可以顺便解决如下题目:

LeetCode力扣难度
528. Random Pick with Weightopen in new window528. 按权重随机选择open in new window🟠
-剑指 Offer II 071. 按权重生成随机数open in new window🟠

写这篇的文章的原因是玩 LOL 手游。

我有个朋友抱怨说打排位匹配的队友太菜了,我就说我打排位觉得队友都挺行的啊,好像不怎么坑?

朋友意味深长地说了句:一般隐藏分比较高的玩家,排位如果排不到实力相当的队友,就会排到一些菜狗。

嗯?我想了几秒钟感觉这小伙子不对劲,他意思是说我隐藏分低,还是说我就是那条菜狗?

我立马要求和他开黑打一把,证明我不是菜狗,他才是菜狗。开黑结果这里不便透露,大家猜猜吧。

打完之后我就来发文了,因为我对游戏的匹配机制有了一点思考。

所谓「隐藏分」我不知道是不是真的,毕竟匹配机制是所有竞技类游戏的核心环节,想必非常复杂,不是简单几个指标就能搞定的

但是如果把这个「隐藏分」机制简化,倒是一个值得思考的算法问题:系统如何以不同的随机概率进行匹配?

或者简单点说,如何带权重地做随机选择?

不要觉得这个很容易,如果给你一个长度为 n 的数组,让你从中等概率随机抽取一个元素,你肯定会做,random 一个 [0, n-1] 的数字出来作为索引就行了,每个元素被随机选到的概率都是 1/n

但假设每个元素都有不同的权重,权重地大小代表随机选到这个元素的概率大小,你如何写算法去随机获取元素呢?

力扣第 528 题「按权重随机选择open in new window」就是这样一个问题:

528. 按权重随机选择 | 力扣 open in new window | LeetCode open in new window |

给你一个 下标从 0 开始 的正整数数组 w ,其中 w[i] 代表第 i 个下标的权重。

请你实现一个函数 pickIndex ,它可以 随机地 从范围 [0, w.length - 1] 内(含 0w.length - 1)选出并返回一个下标。选取下标 i 的 概率w[i] / sum(w)

  • 例如,对于 w = [1, 3],挑选下标 0 的概率为 1 / (1 + 3) = 0.25 (即,25%),而选取下标 1 的概率为 3 / (1 + 3) = 0.75(即,75%)。

示例 1:

输入:
["Solution","pickIndex"]
[[[1]],[]]
输出:
[null,0]
解释:
Solution solution = new Solution([1]);
solution.pickIndex(); // 返回 0,因为数组中只有一个元素,所以唯一的选择是返回下标 0。

示例 2:

输入:
["Solution","pickIndex","pickIndex","pickIndex","pickIndex","pickIndex"]
[[[1,3]],[],[],[],[],[]]
输出:
[null,1,1,1,1,0]
解释:
Solution solution = new Solution([1, 3]);
solution.pickIndex(); // 返回 1,返回下标 1,返回该下标概率为 3/4 。
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 1
solution.pickIndex(); // 返回 0,返回下标 0,返回该下标概率为 1/4 。

由于这是一个随机问题,允许多个答案,因此下列输出都可以被认为是正确的:
[null,1,1,1,1,0]
[null,1,1,1,1,1]
[null,1,1,1,0,0]
[null,1,1,1,0,1]
[null,1,0,1,0,0]
......
诸若此类。

提示:

  • 1 <= w.length <= 104
  • 1 <= w[i] <= 105
  • pickIndex 将被调用不超过 104 次

我们就来思考一下这个问题,解决按照权重随机选择元素的问题。

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