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以下是用Objective-C实现蓄水池抽样算法的完整代码示例。该示例从给定的数组中随机抽取k个样本。
#import @interface ReservoirSampler : NSObject (NSArray *)reservoirSampleFromArray:(NSArray *)array withSampleSize:(int)k; @end
上述代码定义了一个Objective-C类`ReservoirSampler`,用于实现蓄水池抽样算法。该类包含一个方法`reservoirSampleFromArray:withSampleSize:`,用于从给定的数组中随机抽取指定数量的样本。
蓄水池抽样的基本思路是:在遍历数据流的过程中,随机选择一个样本作为“标记”(reservoir sample)。当遍历完成后,将所有标记样本作为最终的抽样结果。这种方法的关键在于如何有效地随机选择标记样本,并确保每个样本被选中的概率相等。
在Objective-C实现中,我们可以通过以下步骤来实现蓄水池抽样:
需要注意的是,在实现蓄水池抽样时,必须确保随机选择的索引位置不会超过数组的长度,并且避免重复选择同一个样本。因此,在代码实现中需要对随机选择的索引位置进行适当的校验,以防止数组越界或重复抽样。
以下是完整的Objective-C代码实现:
#import @interface ReservoirSampler : NSObject (NSArray *)reservoirSampleFromArray:(NSArray *)array withSampleSize:(int)k; @end
@implementation ReservoirSampler
(NSArray *)reservoirSampleFromArray:(NSArray *)array withSampleSize:(int)k {
NSMutableArray *result = [NSMutableArray new];int count = 0;int size = [array count];int index = -1;while (count < k) {
// 生成一个随机的索引位置index = (int)[array count] * arc4random() % [array count];// 如果当前索引位置已经超出数组范围,继续循环 if (index >= [array count]) { index = -1; continue; } // 如果当前索引位置在结果集合中已经存在,继续循环 if ([result containsObject:array[index]]) { index = -1; continue; } // 将当前索引位置对应的样本添加到结果集合中 [result addObject:array[index]]; count++;}
return [result array];
}@end在上述代码中,`reservoirSampleFromArray:withSampleSize:`方法通过遍历数组中的每一项,随机选择一个样本位置作为标记样本。当遍历完成后,返回包含k个标记样本的数组。该方法确保了每个样本被选中的概率相等,并且只需要一次遍历即可完成抽样。
需要注意的是,在Objective-C中,`arc4random()`函数返回的是一个随机数,范围在0到1之间。为了确保随机选择的索引位置不会超出数组的范围,可以将随机数乘以数组的大小,再取模。这样可以确保生成的索引位置是在有效范围内。
此外,在实现蓄水池抽样时,还需要考虑数据流的大小和抽样频率。对于大规模的数据流,蓄水池抽样是一种非常高效的方法,因为它只需要一次遍历即可完成抽样。而对于小规模的数据流,可能需要调整抽样频率以确保样本的代表性。
总的来说,蓄水池抽样是一种简单且有效的随机抽样方法,特别适用于大数据量的数据流。通过Objective-C的随机数生成函数和数组操作,可以轻松实现这一算法,并且确保每个样本被选中的概率相同。
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