如何高效生成指定长度的随机唯一比特序列？含字符串表示实现

一、向量形式（优先方案） #

针对长度较小的比特序列（如长度3，总共有8种可能），最可靠的方式是先生成所有可能的序列，再随机抽取指定数量的唯一项，完全避免重复：

1. BitVector类型 #

# 生成所有长度为3的BitVector候选集
all_bitvecs = vec([BitVector([i,j,k]) for i in 0:1, j in 0:1, k in 0:1])
# 随机打乱后取前3个
unique_bitvecs = shuffle(all_bitvecs)[1:3]

2. 普通整数向量（[0,0,1]形式） #

all_vecs = vec([[i,j,k] for i in 0:1, j in 0:1, k in 0:1])
unique_vecs = shuffle(all_vecs)[1:3]

如果比特序列长度很大（总可能数远大于需要生成的数量），可以用循环生成并去重，直到满足数量：

function generate_unique_bitvecs(n::Int, len::Int)
    result = Set{BitVector}()
    while length(result) < n
        push!(result, BitVector(rand(0:1, len)))
    end
    return collect(result)
end

# 生成3个长度为3的BitVector
generate_unique_bitvecs(3, 3)

二、字符串形式（如"001"、"101"） #

方法1：直接生成随机字符串 #

通过随机选取'0'/'1'字符拼接，配合集合去重：

function generate_unique_bitstrings(n::Int, len::Int)
    result = Set{String}()
    while length(result) < n
        push!(result, join(rand(['0','1'], len)))
    end
    return collect(result)
end

# 生成3个长度为3的比特字符串
generate_unique_bitstrings(3, 3)

方法2：整数转二进制字符串（更高效） #

利用整数与二进制的对应关系，随机选取唯一整数后转换为带前导零的字符串：

# 随机选3个0~7之间的唯一整数（对应3位二进制的所有可能）
selected_nums = shuffle(0:2^3-1)[1:3]
# 转换为长度为3的二进制字符串，补前导零
bitstrings = [lpad(string(num, base=2), 3, '0') for num in selected_nums]

原代码问题说明 #

你之前的代码仅生成3个序列后去重，由于随机生成存在重复概率，因此可能得到不足3个的唯一结果。上述两种方案（全集抽样/循环补全）能彻底解决重复问题，且效率更优。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shayan