一行代码打乱程序

Question

又到了程序员们想要打乱列表的时刻，要求是每个元素都不能在它原来的位置上（至少在荷兰，我们庆祝Sinterklaas，并通过抽签决定谁给谁写诗）。有没有人能提供一个漂亮的Python 单行代码来实现这个呢？

比如，输入可以是：range(10)

输出的例子可以是：[2,8,4,1,3,7,5,9,6,0]

错误的输出会是[2,8,4,1,3,5,7,9,6,0]，因为这里的5还在它原来的位置上。这就意味着5号的人得给自己写诗，这可就没意思了。

补充 很多人会不断重复这个任务，直到运气好，找到一个满意的解决方案。这种方法不好，因为理论上可能会无限期地拖下去。更好的方法是Bart提到的，但我不知道为什么就是无法把它写成一行代码...

补充 这里说的单行代码，是指单个语句。原来Python也能把多个语句压缩成一行。我之前不知道这一点。目前有一些很好的解决方案，只用分号来模拟多行代码在一行中的效果。所以，"你能用一个语句做到吗？"

Answer 1

将列表中的每个元素循环移动一个位置，正如Bart所建议的，其实很简单：

>>> def shift(seq):
...     return seq[-1:] + seq[:-1]
... 
>>> shift(range(10))
[9, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

至于随机解决方案：在这种情况下，要求用一行代码来实现并不是个好主意，因为我们通常会用的函数，random.shuffle，是直接在原来的列表上进行操作的。换句话说，它会产生一个副作用，这通常是在列表推导式中我们想要避免的。不过，正如Paul所指出的，还有其他方法可以解决这个问题，比如使用random.sample。下面的代码展示了两个一行代码的例子，使用了这些函数（注意使用了not shuffle，是为了绕过shuffle返回None的问题...）：

>>> from itertools import repeat
>>> from random import shuffle
>>> def shake_it(seq):
...     return next(c for c in repeat(seq[::]) if not shuffle(c) and all(a != b for a, b in zip(seq, c)))
... 
>>> shake_it(range(10))
[7, 9, 0, 2, 6, 8, 5, 1, 4, 3]
>>> 
>>> from itertools import count
>>> from random import sample
>>> def shake_it(seq):
...     return next(c for c in (sample(seq, len(seq)) for _ in count()) if all(a != b for a, b in zip(seq, c)))
... 
>>> shake_it(range(10))
[1, 3, 9, 5, 2, 6, 8, 4, 0, 7]

我个人会选择这个：

>>> def shake_it(seq):
...     res = seq[::]
...     while any(a == b for a, b in zip(res, seq)):
...         shuffle(res)
...     return res
... 
>>> shake_it(range(10))
[5, 7, 9, 2, 6, 8, 3, 0, 4, 1]

Answer 2

在把一堆数字打乱顺序后，让第 [i] 个人为第 [i+1] 个人写一首诗（还要买个礼物！）。这样就不会出现有人给自己写诗的情况。当然，最后一个人要给第一个人写诗...

Answer 3

我发现可以利用shuffle来解决这个问题。

from random import shuffle
L = ["Anne", "Beth", "Cath", "Dave", "Emma"]
shuffle(L, int=lambda n: int(n - 1))
print L

不过，分布并不是均匀的，但这并不是必须的要求。

#For 100,000 samples

(('Beth', 'Cath', 'Dave', 'Emma', 'Anne'), 13417)
(('Beth', 'Cath', 'Emma', 'Anne', 'Dave'), 6572)
(('Beth', 'Dave', 'Anne', 'Emma', 'Cath'), 3417)
(('Beth', 'Dave', 'Emma', 'Cath', 'Anne'), 6581)
(('Beth', 'Emma', 'Anne', 'Cath', 'Dave'), 3364)
(('Beth', 'Emma', 'Dave', 'Anne', 'Cath'), 6635)
(('Cath', 'Anne', 'Dave', 'Emma', 'Beth'), 1703)
(('Cath', 'Anne', 'Emma', 'Beth', 'Dave'), 1705)
(('Cath', 'Dave', 'Beth', 'Emma', 'Anne'), 6583)
(('Cath', 'Dave', 'Emma', 'Anne', 'Beth'), 3286)
(('Cath', 'Emma', 'Beth', 'Anne', 'Dave'), 3325)
(('Cath', 'Emma', 'Dave', 'Beth', 'Anne'), 3421)
(('Dave', 'Anne', 'Beth', 'Emma', 'Cath'), 1653)
(('Dave', 'Anne', 'Emma', 'Cath', 'Beth'), 1664)
(('Dave', 'Cath', 'Anne', 'Emma', 'Beth'), 3349)
(('Dave', 'Cath', 'Emma', 'Beth', 'Anne'), 6727)
(('Dave', 'Emma', 'Anne', 'Beth', 'Cath'), 3319)
(('Dave', 'Emma', 'Beth', 'Cath', 'Anne'), 3323)
(('Emma', 'Anne', 'Beth', 'Cath', 'Dave'), 1682)
(('Emma', 'Anne', 'Dave', 'Beth', 'Cath'), 1656)
(('Emma', 'Cath', 'Anne', 'Beth', 'Dave'), 3276)
(('Emma', 'Cath', 'Dave', 'Anne', 'Beth'), 6638)
(('Emma', 'Dave', 'Anne', 'Cath', 'Beth'), 3358)
(('Emma', 'Dave', 'Beth', 'Anne', 'Cath'), 3346)

如果需要均匀分布，可以使用这个（更长的）版本。

from random import shuffle,randint
L=["Anne", "Beth", "Cath", "Dave", "Emma"]
shuffle(L, random=lambda: 1, int=lambda n: randint(0, n - 2))
print L

# For 100,000 samples

(('Beth', 'Cath', 'Dave', 'Emma', 'Anne'), 4157)
(('Beth', 'Cath', 'Emma', 'Anne', 'Dave'), 4155)
(('Beth', 'Dave', 'Anne', 'Emma', 'Cath'), 4099)
(('Beth', 'Dave', 'Emma', 'Cath', 'Anne'), 4141)
(('Beth', 'Emma', 'Anne', 'Cath', 'Dave'), 4243)
(('Beth', 'Emma', 'Dave', 'Anne', 'Cath'), 4208)
(('Cath', 'Anne', 'Dave', 'Emma', 'Beth'), 4219)
(('Cath', 'Anne', 'Emma', 'Beth', 'Dave'), 4087)
(('Cath', 'Dave', 'Beth', 'Emma', 'Anne'), 4117)
(('Cath', 'Dave', 'Emma', 'Anne', 'Beth'), 4127)
(('Cath', 'Emma', 'Beth', 'Anne', 'Dave'), 4198)
(('Cath', 'Emma', 'Dave', 'Beth', 'Anne'), 4210)
(('Dave', 'Anne', 'Beth', 'Emma', 'Cath'), 4179)
(('Dave', 'Anne', 'Emma', 'Cath', 'Beth'), 4119)
(('Dave', 'Cath', 'Anne', 'Emma', 'Beth'), 4143)
(('Dave', 'Cath', 'Emma', 'Beth', 'Anne'), 4203)
(('Dave', 'Emma', 'Anne', 'Beth', 'Cath'), 4252)
(('Dave', 'Emma', 'Beth', 'Cath', 'Anne'), 4159)
(('Emma', 'Anne', 'Beth', 'Cath', 'Dave'), 4193)
(('Emma', 'Anne', 'Dave', 'Beth', 'Cath'), 4177)
(('Emma', 'Cath', 'Anne', 'Beth', 'Dave'), 4087)
(('Emma', 'Cath', 'Dave', 'Anne', 'Beth'), 4150)
(('Emma', 'Dave', 'Anne', 'Cath', 'Beth'), 4268)
(('Emma', 'Dave', 'Beth', 'Anne', 'Cath'), 4109)

它是如何工作的

这里是random.shuffle()的代码。

def shuffle(self, x, random=None, int=int):
    """x, random=random.random -> shuffle list x in place; return None.

    Optional arg random is a 0-argument function returning a random
    float in [0.0, 1.0); by default, the standard random.random.
    """

    if random is None:
        random = self.random
    for i in reversed(xrange(1, len(x))):
        # pick an element in x[:i+1] with which to exchange x[i]
        j = int(random() * (i+1))
        x[i], x[j] = x[j], x[i]

这两种解决方案都是通过针对这一行j = int(random() * (i+1))来实现的。

第一种（不均匀）实际上让这一行的工作方式变成这样：

j = int(random() * (i + 1) - 1)

所以我们得到的范围是(0..i-1)，而不是(1..i)。

第二种解决方案把random()替换成一个总是返回1的函数，并用randint代替int。所以这一行现在的工作方式变成这样：

j = randint(0, i - 1)