0384. 打乱数组【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - Fisher-Yates 洗牌

1. 📝 题目描述

• leetcode

给你一个整数数组 nums，设计算法来打乱一个没有重复元素的数组。打乱后，数组的所有排列应该是 等可能 的。

实现 Solution class:

• Solution(int[] nums) 使用整数数组 nums 初始化对象
• int[] reset() 重设数组到它的初始状态并返回
• int[] shuffle() 返回数组随机打乱后的结果

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示例 1：

输入
["Solution", "shuffle", "reset", "shuffle"]
[[[1, 2, 3]], [], [], []]
输出
[null, [3, 1, 2], [1, 2, 3], [1, 3, 2]]

解释
Solution solution = new Solution([1, 2, 3]);
solution.shuffle();    // 打乱数组 [1,2,3] 并返回结果。任何 [1,2,3]的排列返回的概率应该相同。例如，返回 [3, 1, 2]
solution.reset();      // 重设数组到它的初始状态 [1, 2, 3]。返回 [1, 2, 3]
solution.shuffle();    // 随机返回数组 [1, 2, 3] 打乱后的结果。例如，返回 [1, 3, 2]

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提示：

• 1 <= nums.length <= 50
• -10^6 <= nums[i] <= 10^6
• nums 中的所有元素都是 唯一的
• 最多可以调用 10^4 次 reset 和 shuffle

2. 🎯 s.1 - Fisher-Yates 洗牌

c

typedef struct {
    int* original;
    int* nums;
    int size;
} Solution;

Solution* solutionCreate(int* nums, int numsSize) {
    Solution* obj = (Solution*)malloc(sizeof(Solution));
    obj->original = (int*)malloc(sizeof(int) * numsSize);
    obj->nums = (int*)malloc(sizeof(int) * numsSize);
    memcpy(obj->original, nums, sizeof(int) * numsSize);
    memcpy(obj->nums, nums, sizeof(int) * numsSize);
    obj->size = numsSize;
    return obj;
}

int* solutionReset(Solution* obj, int* retSize) {
    memcpy(obj->nums, obj->original, sizeof(int) * obj->size);
    *retSize = obj->size;
    return obj->nums;
}

int* solutionShuffle(Solution* obj, int* retSize) {
    for (int i = obj->size - 1; i > 0; i--) {
        int j = rand() % (i + 1);
        int tmp = obj->nums[i]; obj->nums[i] = obj->nums[j]; obj->nums[j] = tmp;
    }
    *retSize = obj->size;
    return obj->nums;
}

void solutionFree(Solution* obj) {
    free(obj->original); free(obj->nums); free(obj);
}

js

/**
 * @param {number[]} nums
 */
var Solution = function (nums) {
  this.original = [...nums]
  this.nums = nums
}

/**
 * @return {number[]}
 */
Solution.prototype.reset = function () {
  this.nums = [...this.original]
  return this.nums
}

/**
 * @return {number[]}
 */
Solution.prototype.shuffle = function () {
  for (let i = this.nums.length - 1; i > 0; i--) {
    const j = Math.floor(Math.random() * (i + 1))
    ;[this.nums[i], this.nums[j]] = [this.nums[j], this.nums[i]]
  }
  return this.nums
}

py

class Solution:
    def __init__(self, nums: List[int]):
        self.original = nums[:]
        self.nums = nums

    def reset(self) -> List[int]:
        self.nums = self.original[:]
        return self.nums

    def shuffle(self) -> List[int]:
        for i in range(len(self.nums) - 1, 0, -1):
            j = random.randint(0, i)
            self.nums[i], self.nums[j] = self.nums[j], self.nums[i]
        return self.nums

• 时间复杂度：shuffle $O(n)$，reset $O(n)$
• 空间复杂度：$O(n)$，存储原始数组副本

算法思路：

• Fisher-Yates 洗牌：从后往前，第 $i$ 个位置随机与 $[0,i]$ 中某个位置交换
• 保证每种排列出现的概率均等