Tạo ma trận nhị phân ngẫu nhiên

Question

Tôi muốn tạo 10.000 ma trận nhị phân ngẫu nhiên có cùng số lượng 1s mỗi hàng và mỗi cột dưới dạng ma trận nhị phân đã cho.

Ma trận là ~ 500 x ~ 10.000. Có khoảng 2.000.000 1s. Không có hàng hoặc cột nào.

Phương pháp hiện tại của tôi chuyển đổi ma trận nhị phân thành ma trận kề hai chân, và thực hiện 1.000.000 công tắc cạnh ngẫu nhiên để đảm bảo tính ngẫu nhiên. Điều này mất 13.000 giây cho 1 ma trận. Tôi đang mã hóa trong python, sử dụng một phiên bản sửa đổi của chức năng double_edge_swap của networkx.

Có cách nào hiệu quả hơn để tạo các ma trận như vậy không?

Answer 1

Tôi nghĩ đầu tiên bạn có thể xây dựng một trường hợp đặc biệt của một ma trận như vậy, và sau đó sử dụng numpy.shuffle Tuy nhiên nhiều khi:

row_sum = 2 
col_sum = 1 
arr  = np.zeros((5, 10)) 
#generate a special case, with given row_sum and col_sum 
for i in range(row_sum): 
    arr.ravel()[i::arr.shape[1]+row_sum] = 1 
arr 

Out[84]: 
array([[ 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1.]]) 

np.random.shuffle(arr) 
#np.random.shuffle(arr.T) to shuffle the columns 
arr 
Out[89]: 
array([[ 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1.], 
     [ 0., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.], 
     [ 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 0.], 
     [ 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]]) 

arr.sum(1) #row sums 
Out[90]: array([ 2., 2., 2., 2., 2.]) 

arr.sum(0) #col sums 
Out[91]: array([ 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1.])