如何从列表(列表与其自身的笛卡尔积)中获取“重复/替换的排列”?

2024-11-29 08:42:00
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摘要:问题描述:假设我有一个列表die_faces = [1, 2, 3, 4, 5, 6]。我想生成掷两个骰子的所有 36 种可能结果:(1, 1),,等等。如果我尝试使用标准库(1, 2)中的代码:(2, 1)`permutations`itertools>>> import itertool...

问题描述:

假设我有一个列表die_faces = [1, 2, 3, 4, 5, 6]。我想生成掷两个骰子的所有 36 种可能结果:(1, 1),,等等。如果我尝试使用标准库(1, 2)中的代码:(2, 1)`permutations`itertools

>>> import itertools
>>> die_faces = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> list(itertools.permutations(die_faces, 2))
[(1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 1), (2, 3), (2, 4), (2, 5), (2, 6), (3, 1), (3, 2), (3, 4), (3, 5), (3, 6), (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 5), (4, 6), (5, 1), (5, 2), (5, 3), (5, 4), (5, 6), (6, 1), (6, 2), (6, 3), (6, 4), (6, 5)]

只有 30 个结果,缺少两个骰子出现相同数字的结果。它似乎只生成排列,而不生成重复。我该如何解决这个问题?


解决方案 1:

您正在寻找笛卡尔积。

在数学中,笛卡尔积(或乘积集)是两个集合的直积。

在你的情况下,这将是{1, 2, 3, 4, 5, 6}x {1, 2, 3, 4, 5, 6}
itertools可以帮助你:

import itertools
x = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
[p for p in itertools.product(x, repeat=2)]
[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 1), (2, 2), (2, 3), 
 (2, 4), (2, 5), (2, 6), (3, 1), (3, 2), (3, 3), (3, 4), (3, 5), (3, 6), 
 (4, 1), (4, 2), (4, 3), (4, 4), (4, 5), (4, 6), (5, 1), (5, 2), (5, 3), 
 (5, 4), (5, 5), (5, 6), (6, 1), (6, 2), (6, 3), (6, 4), (6, 5), (6, 6)]

要获得随机掷骰子(以完全低效的方式):

import random
random.choice([p for p in itertools.product(x, repeat=2)])
(6, 3)

解决方案 2:

你不需要寻找排列 - 你想要的是笛卡尔积。为此,请使用itertools 中的产品:

from itertools import product
for roll in product([1, 2, 3, 4, 5, 6], repeat = 2):
    print(roll)

解决方案 3:

在python 2.7和3.1中有一个itertools.combinations_with_replacement函数:

>>> list(itertools.combinations_with_replacement([1, 2, 3, 4, 5, 6], 2))
[(1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (2, 2), (2, 3), (2, 4), 
 (2, 5), (2, 6), (3, 3), (3, 4), (3, 5), (3, 6), (4, 4), (4, 5), (4, 6),
 (5, 5), (5, 6), (6, 6)]

解决方案 4:

在这种情况下,并不特别需要列表理解。

鉴于

import itertools as it


seq = range(1, 7)
r = 2

代码

list(it.product(seq, repeat=r))

细节

不明显的是,笛卡尔积可以生成排列的子集。然而,由此可知:

  • 有替换:通过以下方式生成所有排列 n rproduct

  • 无需替换:从后者进行过滤

有放回的排列,n r

[x for x in it.product(seq, repeat=r)]

不重复排列,n!

[x for x in it.product(seq, repeat=r) if len(set(x)) == r]
# Equivalent
list(it.permutations(seq, r))  

因此,所有组合函数都可以通过以下方式实现product

  • combinations_with_replacement从实施product

  • combinations从 实现permutations,可以使用 实现product(参见上文)

解决方案 5:

lambdas我认为我找到了仅使用、map和 的解决方案reduce

product_function = lambda n: reduce(lambda x, y: x+y, map(lambda i: list(map(lambda j: (i, j), np.arange(n))), np.arange(n)), [])

本质上我正在映射第一个 lambda 函数,该函数给定一行,迭代列

list(map(lambda j: (i, j), np.arange(n)))

然后将其用作新 lambda 函数的输出

lambda i:list(map(lambda j: (i, j), np.arange(n)))

它映射到所有可能的行

map(lambda i: list(map(lambda j: (i, j), np.arange(n))), np.arange(m))

然后我们将所有结果列表简化为一个。

甚至更好

也可以使用两个不同的数字。

prod= lambda n, m: reduce(lambda x, y: x+y, map(lambda i: list(map(lambda j: (i, j), np.arange(m))), np.arange(n)), [])

解决方案 6:

首先,您需要先将 itertools.permutations(list) 返回的生成器转换为列表。然后,您可以使用 set() 删除重复项,如下所示:

def permutate(a_list):
    import itertools
    return set(list(itertools.permutations(a_list)))
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