随机数环设想

最新推荐文章于 2025-07-25 14:51:48 发布

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本文介绍了一种通过位运算生成不重复随机数的方法，并提供了一个示例代码。该方法适用于需要生成大量不重复随机数的场景，在示例中生成一千万个不重复随机数仅需约1秒。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

序
突然脑袋发热的一个设想，如果是想单纯生成不重复随机数的，请出门左转有个更好的算法(用数组下标位随机，随机到的下标位对应数据扔到最后位置)，什么？你要生成的随机数范围很大，浪费空间？来来来，坐下喝茶。
基本思路：
定义一个位长度大于bitNum的数组位环（使用位运算）每次取的随机数要先去数组对应下标位中判断下标位的数是否为0，若为0则直接返回并把这个位置置1，如果是1，则寻找1前面的那个位，如果找了一定的数量destoryLen都是1那么将该随机数返回，环终结个数+1，数组元素全部置0，将新数组该随机下标位置1。

代码实现：

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

/**
 * Created by Kowalski on 2017/1/22.
 * 
 */
public class RandomIdWorker {

    /**位运算数组*/
    private static final int[] arr_32 = {
            0x80000000,0x40000000,0x20000000,0x10000000,
            0x08000000,0x04000000,0x02000000,0x01000000,
            0x00800000,0x00400000,0x00200000,0x00100000,
            0x00080000,0x00040000,0x00020000,0x00010000,
            0x00008000,0x00004000,0x00002000,0x00001000,
            0x00000800,0x00000400,0x00000200,0x00000100,
            0x00000080,0x00000040,0x00000020,0x00000010,
            0x00000008,0x00000004,0x00000002,0x00000001,
    };
    /**随机数最大值*/
    private static int bitNum;
    /**随机数长度*/
    private static int circleLenNum;
    /**当前圈数*/
    private static int circleNum;
    /**圈最大值*/
    private static int maxCircleNum;
    /**摧毁圈长度*/
    private static int destoryLen;
    /**环数组*/
    private static int[] arr;
    /**随机数*/
    private static ThreadLocalRandom random = ThreadLocalRandom.current();

    public static void init(int bitNum, int maxCircleNum, int destoryLen) {

        if(destoryLen > bitNum) {
            throw new IllegalArgumentException("destoryLen can not big than bitNum");
        } else {
            /**初始化数组*/
            arr = new int[bitNum / 32 + 1];
            /**初始化参数*/
            RandomIdWorker.bitNum = bitNum;
            RandomIdWorker.maxCircleNum = maxCircleNum;
            RandomIdWorker.destoryLen = destoryLen;

            for(circleLenNum = 10; bitNum / 10 != 0; bitNum /= 10) {
                circleLenNum *= 10;
            }

        }
    }

    public static void main(String... args){

        init(9999, 9999, 100);

        int res = 0;
        long time = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            res = generate();
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - time);
        System.out.println(res);
        System.out.println("圈数:" + circleNum);
    }

    public static synchronized int generate(){

        /**取随机数*/
        int ran = random.nextInt(bitNum);
        /**核心代码*/
        int i;
        for(i = 0; i < destoryLen; ++i) {
            if ((arr[ran / 32] & arr_32[ran % 32]) == 0) {

                arr[ran / 32] |= arr_32[ran % 32];

                return circleLenNum*circleNum + ran;
            }
            /**数已存在就取下一个*/
            ran = (ran + 1) % bitNum;
        }
        /**到达最大圈数 从头开始*/
        if(circleNum == maxCircleNum){
            circleNum = 0;

        }else {
            ++circleNum;
        }
        /**清空数组*/
        for (i = 0; i < bitNum / 32 + 1; ++i) {
            arr[i] = 0;
        }
        /**将新数组中ran位设成1*/
        arr[ran / 32] |= arr_32[ran % 32];

        return circleLenNum*circleNum + ran;
    }

}