在Java编程中，随机数生成是一个常见的需求，但在某些场景下，我们可能需要生成不重复的随机数。例如，在抽奖活动中，我们希望每个奖项只能被抽中一次。本文将详细介绍如何在Java中实现不重复的随机数生成。
一、基本思路
要生成不重复的随机数，我们可以采用以下思路：
使用一个集合（如ArrayList）来存储所有可能的随机数。
每次生成随机数时，随机选择集合中的一个元素。
使用后将该元素从集合中移除，确保不会再次被选中。
二、实现方法
以下是使用ArrayList实现不重复随机数生成的方法：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class RandomNumberGenerator {
private List
public RandomNumberGenerator(int range) {
numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < range; i++) {
numbers.add(i);
}
}
public int getRandomNumber() {
if (numbers.isEmpty()) {
throw new IllegalStateException("No more unique numbers available.");
}
Collections.shuffle(numbers);
return numbers.remove(numbers.size() - 1);
}
public static void main(String[] args) {
RandomNumberGenerator rng = new RandomNumberGenerator(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(rng.getRandomNumber());
}
}
}
三、优化方案
上述方法简单易用，但在随机数数量较多时，性能可能会受到影响。以下是一种优化方案：
使用一个布尔数组来存储所有可能的随机数。
每次生成随机数时，随机选择一个未被标记的数组索引。
使用后将该索引对应的数组元素标记为已使用。
以下是使用布尔数组实现不重复随机数生成的方法：
public class RandomNumberGeneratorOptimized {
private boolean[] numbers;
public RandomNumberGeneratorOptimized(int range) {
numbers = new boolean[range];
for (int i = 0; i < range; i++) {
numbers[i] = false;
}
}
public int getRandomNumber() {
if (allNumbersUsed()) {
throw new IllegalStateException("No more unique numbers available.");
}
int index;
do {
index = (int) (Math.random() * numbers.length);
} while (numbers[index]);
numbers[index] = true;
return index;
}
private boolean allNumbersUsed() {
for (boolean used : numbers) {
if (!used) {
return false;
}
}
return true;
}
public static void main(String[] args) {
RandomNumberGeneratorOptimized rng = new RandomNumberGeneratorOptimized(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(rng.getRandomNumber());
}
}
}
四、总结
本文介绍了两种在Java中实现不重复随机数生成的方法。第一种方法使用ArrayList，简单易用，但性能较差；第二种方法使用布尔数组，性能较好，适合随机数数量较多的情况。根据实际需求选择合适的方法即可。