ReadOnlyListExtensions.cs

namespace Tonari.Linq
{
    public static class ReadOnlyListExtensions
    {
        private static Random Random = new Random();

        // あらかじめ1～必要数ぐらいの数列をキャッシュ
        private const int LinedIntegersLength = 1024;
        private static int[] LinedIntegersCache;

        static ReadOnlyListExtensions()
        {
            LinedIntegersCache = new int[LinedIntegersLength];
            for (int i = 0; i < LinedIntegersLength; i++) LinedIntegersCache[i] = i;
        }

        public static int[] CreateAndShuffleLinedIntegers(int length)
        {
            // 毎度生成じゃなくて、キャッシュから丸っとコピーして速度を稼ぐ
            var values = new int[length];
            Buffer.BlockCopy(LinedIntegersCache, 0, values, 0, length * sizeof(int));

            void Swap(int[] array, int left, int right)
            {
                var temp = array[left];
                array[left] = array[right];
                array[right] = temp;
            }
            // 入れ替えずとも最後の1個は確定してるからその手前で抜ける
            while (length > 2)
            {
                --length;

                // ランダムに持ってきて最後と入れ替える
                // 次のループでlengthが1減るので最後がランダムに判定に入らず確定
                Swap(values, Random.Next(length), length);
            }

            return values;
        }

        public static IEnumerable<T> Shuffle<T>(this IReadOnlyList<T> source)
        {
            foreach (var index in CreateAndShuffleLinedIntegers(source.Count))
                yield return source[index];
        }

        public static T SampleOne<T>(this IReadOnlyList<T> source)
        {
            return source[Random.Next(source.Count)];
        }

        public static T SampleOne<T>(this IReadOnlyList<T> source, Predicate<T> predicate)
        {
            foreach (var element in Shuffle(source))
            {
                if (predicate(element)) 
                    return element;
            }

            return default;
        }

    }
}