R: jak próbkować bez zamiany ORAZ bez kolejnych tych samych wartości

Spędziłem ponad dzień, próbując osiągnąć coś, co wydaje się bardzo proste. Muszę stworzyć 300 „losowych” sekwencji, w których wszystkie liczby 1,2,3 i 4 pojawiają się dokładnie 12 razy, ale ta sama liczba nigdy nie jest używana dwa razy „z rzędu” / kolejno.

Moje najlepsze próby (tak myślę) to:

1. masz R próbki 48 elementów bez zamiany, sprawdź, czy są kolejne wartości z rle, a następnie użyj tylko sekwencji, które nie zawierają kolejnych wartości. Problem: prawie nie ma losowych sekwencji spełniających to kryterium, więc trwa to wiecznie.

2. R tworzą sekwencje bez kolejnych wartości (patrz kod).

pop<-rep(1:4,12)
y=c()
while(length(y)!=48)
  {
  y= c(y,sample(pop,48-length(y),replace=F))
  y=y[!c(FALSE, diff(y) == 0)]
  }

Problem: tworzy sekwencje o różnych liczbach dla każdej wartości. Następnie próbowałem użyć tylko tych sekwencji z dokładnie 12 wartościami, ale to tylko sprowadziło mnie z powrotem do problemu 1: trwa na zawsze.

Musi być jakiś prosty sposób, aby to zrobić, prawda? Każda pomoc jest mile widziana!

Może korzystanie replicate()z repeatpętli jest szybsze. tutaj przykład z 3sekwencjami. Wygląda na to, że zajmie to ok. 1490 sekund z 300(nie testowane).

set.seed(42)
seqc <- rep(1:4, each=12)  # starting sequence

system.time(
  res <- replicate(3, {
    repeat {
      seqcs <- sample(seqc, 48, replace=FALSE) 
      if (!any(diff(seqcs) == 0)) break
    }
    seqcs
  })
)
#  user  system elapsed 
# 14.88    0.00   14.90 

res[1:10, ]
#       [,1] [,2] [,3]
#  [1,]    4    2    3
#  [2,]    1    1    4
#  [3,]    3    2    1
#  [4,]    1    1    4
#  [5,]    2    3    1
#  [6,]    4    1    2
#  [7,]    3    4    4
#  [8,]    2    1    1
#  [9,]    3    4    4
# [10,]    4    3    2

Inną opcją jest użycie metody Monte-Carlo Łańcucha Markowa do losowego zamiany 2 liczb i przejścia do nowej próbki tylko wtedy, gdy 1) nie zamieniamy tej samej liczby i 2) nie sąsiadują żadne 2 identyczne liczby. Aby rozwiązać skorelowane próbki, możemy wygenerować wiele próbek, a następnie losowo wybrać 300 z nich:

v <- rep(1:4, 12)
l <- 48
nr <- 3e5
m <- matrix(0, nrow=nr, ncol=l)
count <- 0
while(count < nr) {
    i <- sample(l, 2)
    if (i[1L] != i[2L]) {
        v[i] = v[i[2:1]]
        if (!any(diff(v)==0)) {
            count <- count + 1
            m[count, ] <- v
        } else {
            v[i] = v[i[2:1]]
        }
    }
}
a <- m[sample(nr, 300),]
a

Możesz wyciągać kolejne wartości i umieszczać je tam, gdzie nie są kolejne.

unConsecutive  <- function(x) {
    repeat{
        tt <- c(FALSE, diff(x)==0)
        if(any(tt)) {
            y <- x[which(tt)]
            x <- x[which(!tt)]
            i <- x != y[1]
            i  <- which(c(c(TRUE, diff(i)==0) & i,FALSE)
                        | c(FALSE, c(diff(i)==0, TRUE) & i))
            if(length(i) > 0) {
                i <- i[1]-1
                x <- c(x[seq_len(i)], y, x[i+seq_len(length(x)-i)])
            } else {
                x  <- c(x, y)
                break
            }
        } else {break}
    }
    x
}

unConsecutive(c(1,1,2))
#[1] 1 2 1
unConsecutive(c(1,1,1))
#[1] 1 1 1

set.seed(7)
system.time(
    res <- replicate(300, unConsecutive(sample(rep(1:4,12))))
)
#   user  system elapsed 
#  0.058   0.011   0.069 
all(apply(res, 2, table) == 12)
#[1] TRUE
all(apply(res, 2, diff) != 0)
#[1] TRUE