R: como amostrar sem substituição E sem os mesmos valores consecutivos

Passei mais de um dia tentando realizar o que parece ser uma coisa muito simples. Eu tenho que criar 300 sequências 'aleatórias' nas quais os números 1,2,3 e 4 aparecem exatamente 12 vezes, mas o mesmo número nunca é usado duas vezes 'seguidas' / consecutivamente.

Minhas melhores tentativas (eu acho) foram:

1. tenha amostra R de 48 itens sem substituição, teste se há valores consecutivos com rle e use apenas as sequências que não contêm valores consecutivos. Problema: quase não há seqüências aleatórias que atendam a esse critério, por isso leva uma eternidade.

2. faça R criar sequências sem valores consecutivos (consulte o código).

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)]
  }

Problema: isso cria sequências com números variáveis ​​de cada valor. Tentei usar apenas aquelas seqüências com exatamente 12 de cada valor, mas isso só me trouxe de volta ao problema 1: leva uma eternidade.

Deve haver alguma maneira fácil de fazer isso, certo? Qualquer ajuda é muito apreciada!

Talvez o uso replicate()com um repeatloop seja mais rápido. aqui um exemplo com 3sequências. Parece que isso levaria aprox. 1490 segundos com 300(não testado).

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

Outra opção é usar o método Monte-Carlo da Cadeia de Markov para trocar dois números aleatoriamente e passar para a nova amostra somente quando 1) não estivermos trocando o mesmo número e 2) nenhum 2 números idênticos forem adjacentes. Para lidar com amostras correlacionadas, podemos gerar muitas amostras e selecionar aleatoriamente 300 delas:

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

Você pode retirar valores consecutivos e colocá-los onde não são consecutivos.

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