随机返回n个不重复数字数组

原创已于 2023-10-11 13:41:42 修改 · 581 阅读

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于 2022-04-14 16:50:14 首次发布

本文探讨了两种方法：一是通过圆周分布函数生成圆内的随机点，适用于数学建模；二是利用Fisher-Yates洗牌算法实现数组的随机排列，常用于数据处理和随机化操作。通过实例展示了如何在不同场景下运用这些技术，如生成均匀分布的点集和随机数数组。

方法一：给定圆的半径和圆心的位置，在圆中产生均匀随机点。利用分布函数实

class RandomResult
    {
        double rad, xc, yc;
        Random rand = new Random();
        public RandomResult(double radius, double x_center, double y_center)
        {
            rad = radius;
            xc = x_center;
            yc = y_center;
        }
        public (double, double) randPoint()
        {
            double d = rad * Math.Sqrt(rand.NextDouble());
            double theta = rand.NextDouble() * 2 * Math.PI;
            return (d * Math.Cos(theta) + xc, d * Math.Sin(theta) + yc);
        }
       public double[] GetPoints()
            {
                int maxValue = (int)Math.Ceiling(rad);
                double[] result = new double[maxValue];
                maxValue -=2;
                for (int i = 0; i < maxValue; i++)
                {
                    (result[i], result[i + 1]) = randPoint();
                }
                return result;
            }
}

方法二：Fisher-Yates洗牌算法，思路是：从原始数组中随机选择一个元素，将其与数组的第一个元素交换位置，然后从剩余的n-1个元素中随机选择一个元素，将其与数组的第二个元素交换位置，以此类推，直到遍历完所有的n个元素为止。

定义一个源数组，将指定范围数字放入源数组，随机源数组的索引，每次随机范围减1，每次随机到的索引元素值放入结果集数组中，然后将随机到的索引元素值替换为当前随机的最大索引位置元素

public static int[] randomNums3(int min, int max, int n)
        {
            int range = max - min + 1;
            if (min > max || n < 0 || n > range)
            {
                return null;
            }
            int[] nums = new int[n];
            int[] sources = new int[range];
            for (int i = 0; i < range; i++)
            {
                sources[i] = min + i;
            }
            Random random = new Random();
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                int index = random.Next(range - i);
                nums[i] = sources[index];

                if (index != range - i - 1)
                {
                    sources[index] = sources[range - i - 1];
                }
            }
            return nums;
        }

结果调用：

static void Main(string[] args)
        {
            int min = 1, max = 1_000_000, n = max - min+1;

            DateTime t1 = DateTime.Now;
            Console.WriteLine(randomNums3(min, max, n).Distinct().Count());
            DateTime t2 = DateTime.Now;
            Console.WriteLine($"用时：{t2 - t1}");

            t1=DateTime.Now;
            RandomResult randomResult = new RandomResult(max,1,1);
            Console.WriteLine(randomResult.GetPoints().Distinct().Count());
            t2 =DateTime.Now;
            Console.WriteLine($"用时：{t2 - t1}");
        }