閱讀《編程珠璣》取樣問題，有感，遂Java實現。
需求
程序的輸入包含兩個整數m和n，其中 m <n 。輸出是 0~n-1 範圍內 m 個隨機整數的有序列表，不允許重複。從概率的角度說，我們希望得到沒有重複的有序選擇，其中每個選擇出現的概率相等。
簡單來說，就是從n個樣本中隨機抽取m個。
思路
隨機取樣，大致有兩種思路。僞代碼如下：
// 思路一
while(已抽取樣本數 < 需要抽取的樣本數){
隨機抽取樣本a
if(a不在已抽取樣本中){
將a加入已抽取樣本
已抽取樣本數++
}
}
// 思路二
將所有樣本順序打亂
按順序取走需要的樣本數
思路一通過循環隨機直至樣本數滿足條件，思路二通過打亂樣本順序的方式取樣。
源碼
用Java代碼實現後，自測在各種情況下，思路一性能都好於思路二。下面是源碼。
經優化後的思路一（性能非常好，所以分享，哈哈～）。
主要優化點：
- 利用數組的快速定位來校驗某個樣本是否已被抽取；
- 如果取樣數大於總樣本數的一半，那就隨機抽取其補集（另一小半）。
/**
* 隨機取樣
*
* @param bound 樣本總數
* @param count 需要抽取的樣本數
* @return 返回一個有序數組
*/
private static int[] getRandomSamples(int bound, int count) {
if (bound < 1 || count < 1 || bound <= count)
return null;
boolean[] fillArray = new boolean[bound];
for (int i = 0; i < bound; i++) {
fillArray[i] = false; //用false標示未填充,true表示已填充。
}
Random random = new Random();
int fillCount = 0;
final int randomNumCount = Math.min(count, bound - count); //隨機填充的數目不超過一半
while (fillCount < randomNumCount) {
int num = random.nextInt(bound);
if (!fillArray[num]) {
fillArray[num] = true;
fillCount++;
}
}
int[] samples = new int[count];
//如果隨機抽取的數量與所需相等，則取該集合；否則取補集。
if (randomNumCount == count) {
int index = 0;
for (int i = 0; i < bound; i++) {
if (fillArray[i])
samples[index++] = i;
}
} else {
//取補集
int index = 0;
for (int i = 0; i < bound; i++) {
if (!fillArray[i])
samples[index++] = i;
}
}
return samples;
}
思路二，調用java默認的洗牌方法來實現，性能不如思路一的實現（常見數據量下耗時大概是上面代碼的2～10倍；對於極大範圍取樣，比如1億樣本里隨機抽取500萬，耗時是上面代碼的100倍）。
/**
* 通過洗牌的方式隨機取樣
*/
private static int[] getRandomSamples2(int bound, int count) {
if (bound < 1 || count < 1 || bound <= count)
return null;
List<Integer> list = new ArrayList<>(bound);
for (int i = 0; i < bound; i++) {
list.add(i);
}
Collections.shuffle(list);
int[] samples = new int[count];
for (int i = 0; i < count; i++) {
samples[i] = list.get(i);
}
return samples;
}