隨機選擇集合的子元素集合

我須要一個從集合N中隨機選擇M個子元素的算法。 固然最好的辦法是將集合打亂順序，而後從中選擇前M個元素便可。 Java中現成的API可使用：

java.util.Collections.shuffle(List<?>)

此算法很是簡單，循環N次，每次長度減小1，隨機獲取其中一個元素，而後交換其對稱元素。

public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {
    int size = list.size();
    if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
        for (int i=size; i>1; i--)
            swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));
    } else {
        Object arr[] = list.toArray();

        // Shuffle array
        for (int i=size; i>1; i--)
            swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));

        // Dump array back into list
        ListIterator it = list.listIterator();
        for (int i=0; i<arr.length; i++) {
            it.next();
            it.set(arr[i]);
        }
    }
}

有點意思的swap函數

public static void swap(List<?> list, int i, int j) {
    final List l = list;
    l.set(i, l.set(j, l.get(i)));
}

其實咱們的需求很簡單，在基本不變的集合中，屢次重複隨機獲取其子集，至於子集是否有序或者隨機不重要的， 重要的是原集合中的每一個元素都有類似的機率出如今子集合中。

考慮到性能以及併發訪問（多線程）的須要，我想到了一個簡單的算法：

給定N個元素集合，從中選擇M(0<M<=N)個元素的辦法是，
(1) 隨機選擇索引K(0<=K<N), i=0, 空子集
(2) 取有效元素N(k-i),N(k+i) 加入未滿子集M
(3) i+=1, 重複(2) 直到子集M已滿
(4) 終止

這樣取出來的元素雖然和原始集順序有必定的關係，可是每一個元素在子集裏出現的機率至關，知足結果要求。 最後生成的算法以下：

public static <T> List<T> randomList(List<T> views, int max) {

    final int size = views.size();
    int index = RandomUtils.nextInt(size);
    //
    List<T> ret = new ArrayList<T>(max);
    int low = index - 1, high = index;
    while (max > 0 && (low >= 0 || high < size)) {
        if (low >= 0 && max-- > 0) {
            ret.add(views.get(low));
        }
        if (high < size && max-- > 0) {
            ret.add(views.get(high));
        }
        low--;
        high++;
    }
    return ret;
}

此算法知足以下特色：

1. 足夠快
2. 線程安全（原始集合不變）
3. 子元素出現機率至關（未經數學證實）

另外，stackoverflow上也有一些參考連接：

1. Select a random N elements from List in C#
2. http://mcherm.com/permalinks/1/a-random-selection-algorithm
3. http://stackoverflow.com/questions/4702036/take-n-random-elements-from-a-liste