JAVA實現隨機無重複數字功能

　　本文給大家介紹如何在JAVA中實現隨機無重複數位功能。如果您是初學者的話，有必要看一看這篇文章，因為這個功能一般會在面試中遇到。包括我本人在招聘人員的時候也喜歡拿這個問題去問別人，主要看一看考慮問題的模式和基礎知識如何。
　　

　　希望這篇文章能給初次接觸的朋友一些協助，因為我曾接觸過一些朋友要麼寫不出來，要麼使用很平鋪的思維方式去實現它。

　　一般有點開發經驗的朋友都能實現這樣的功能，只不過是效率上的問題。我們一般在面對這樣的問題時，總會平鋪直序的聯想到，先產生一個數組，然後在一個迴圈中向數組中添加隨機數字，在添加數位過程中先尋找一下數組中是否存在這個數字，如果不存在這個數字就直接添加到數組中；如果存在這個數字就不添加。我們一般都是這樣考慮問題的，這樣考慮也能實現功能，我剛才也說了，只不過是效率上的問題。

　　為了更好地理解這個題意，我們先來看下具體內容：產生一個1-100的隨機數組，但數組中的數字不能重複，即位置是隨機的，但數組元素不能重複。

　　在這裡呢，沒有給我們規定數組的長度，我們可以讓它是1-100之間的任意長度。

 

　　接下來讓我們看一下幾種實現方法並對這幾種方法作個對比。

　　通常我們會使用ArrayList或數組來實現，先來看下ArrayList實現過程，如下面代碼所示：

import java.util.ArrayList;import java.util.Random;/** * 使用ArrayList實現 * @Description:  * @File: Demo.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午06:16:55 * @Version V1.0 */public class Demo {    public static void main(String[] args) {        Object[] values = new Object[20];        Random random = new Random();        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();        for(int i = 0; i < values.length;i++){            int number = random.nextInt(100) + 1;                        if(!list.contains(number)){                list.add(number);            }        }                values = list.toArray();                // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < values.length;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }    }}

 

　　使用數組實現的過程如下所示代碼：

import java.util.Random;/** * 使用數組實現 * @Description:  * @File: Demo4.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午06:27:38 * @Version V1.0 */public class Demo4 {    public static void main(String[] args) {        int[] values = new int[20];        Random random = new Random();                for(int i = 0;i < values.length;i++){            int number = random.nextInt(100) + 1;                        for(int j = 0;j <= i;j++){                if(number != values[j]){                    values[i]=number;                }                                          }        }                // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < values.length;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }    }}

 

　　上面這兩個實現過程效率比較低的。因為在每次添加時都要去遍曆一下當前列表中是否存在這個數字，時間複雜度是O(N^2)。我們可以這樣思考一下：既然涉及到無重複，我們可以想一下HashSet和HashMap的功能。HashSet實現Set介面，Set在數學上的定義就是無重複，無次序的集合。而HashMap實現Map，也是不允許重複的Key。這樣我們可以使用HashMap或HashSet來實現。

　　在使用HashMap實現時，只需要將它的key轉化成數組就Ok了，如下代碼：

import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.Random;import java.util.Map.Entry;/** * 使用HashMap實現 * @Description:  * @File: Demo.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午06:12:50 * @Version V1.0 */public class Demo {    public static void main(String[] args) {        int n = 0;        Object[] values = new Object[20];                Random random = new Random();        HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<Object, Object>();                // 產生隨機數字並存入HashMap        for(int i = 0;i < values.length;i++){            int number = random.nextInt(100) + 1;            hashMap.put(number, i);        }                // 從HashMap匯入數組        values = hashMap.keySet().toArray();                // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < values.length;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }        //        Iterator iter = hashMap.entrySet().iterator();//        // 遍曆HashMap//        while (iter.hasNext()) {//            Entry<Integer, Integer> entry = (Entry)iter.next();//            int key = entry.getKey();//            n++;//            //            System.out.print(key + "\t");//            //            if(n % 10 == 0){//                System.out.println("\n");//            }//        }    }}

 

　　由於HashSet和HashMap的關係太近了，HashSet在底層就是用HashMap來實現的，只不過沒有Value的集合，只有一個Key的集合，所以也可使用HashSet來實現，如下代碼：

import java.util.HashSet;import java.util.Random;/** * 使用HashSet實現 * @Description:  * @File: Test.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午06:11:41 * @Version V1.0 */public class Test {    public static void main(String[] args) {        Random random = new Random();        Object[] values = new Object[20];        HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();                // 產生隨機數字並存入HashSet        for(int i = 0;i < values.length;i++){            int number = random.nextInt(100) + 1;            hashSet.add(number);        }                values = hashSet.toArray();                // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < values.length;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }    }}

 

　　這樣實現效率稍微好些。如果給我們限定了數組的長度，只需要變換下for迴圈，設定成whlie迴圈就可以了。如下所示：

import java.util.HashSet;import java.util.Random;/** * 使用HashSet實現 * @Description:  * @File: Test.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午05:11:41 * @Version V1.0 */public class Test {    public static void main(String[] args) {        Random random = new Random();        Object[] values = new Object[20];        HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();                // 產生隨機數字並存入HashSet        while(hashSet.size() < values.length){            hashSet.add(random.nextInt(100) + 1);        }                values = hashSet.toArray();                // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < values.length;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }    }}

 

　　我們可以把數組的長度設定成100，檢驗下運行效果，如所示：

 

　　

 

　　以上幾種相比較而言，使用HashMap的效率是比較高的，其實是HashSet，再次是數組，最後是ArrayList。如果我們產生10000個資料將會發現，使用HashMap花費時間是：0.05s，HashSet是0.07s，數組是：0.20s，而ArrayList是0.25s。有興趣的可以設定下時間查看一下。

 

　　當然了，除了使用HashMap實現外，還有其它高效的方法。比如，我們可以把1-100這些數字儲存在一個數組中，然後在for迴圈中隨機產生兩個下標，如果這兩個下標不相等的話，可以交換數組中的元素，實現過程如下所示：

import java.util.Random;/** * 隨機調換位置實現 * @Description:  * @File: Demo4.java * @Package None * @Author Hanyonglu * @Date 2012-10-18 下午06:54:06 * @Version V1.0 */public class Demo4 {    public static void main(String[] args) {        int values[] = new int[100];           int temp1,temp2,temp3;           Random r = new Random();                   for(int i = 0;i < values.length;i++){            values[i] = i + 1;        }                //隨機交換values.length次           for(int i = 0;i < values.length;i++){               temp1 = Math.abs(r.nextInt()) % (values.length-1); //隨機產生一個位置               temp2 = Math.abs(r.nextInt()) % (values.length-1); //隨機產生另一個位置                           if(temp1 != temp2){                temp3 = values[temp1];                   values[temp1] = values[temp2];                   values[temp2] = temp3;            }         }                   // 遍曆數組並列印資料        for(int i = 0;i < 20;i++){            System.out.print(values[i] + "\t");                        if(( i + 1 ) % 10 == 0){                System.out.println("\n");            }        }    }}

 

　　這種方法也是比較高效的，如果產生10000個資料，那麼它所用的時間是0.054s。

 

　　在數組中利用座標來實現的基礎上可以變換更多相關的解決方案，具體地可以查閱相關資料。

 

　　以上是關於在JAVA中實現隨機無重複數位功能，當然方法也不僅限於這麼幾種，還有其它的實現方法。希望能對接觸不久的朋友有所協助，也希望能夠起到拋磚引玉的作用。

　　

　　樣本下載：/Files/hanyonglu/JAVA/MyTestDemo.rar

 

　　最後，希望轉載的朋友能夠尊重作者的勞動成果，加上轉載地址：http://www.cnblogs.com/hanyonglu/archive/2012/10/18/2730007.html 謝謝。

 

　　完畢。^_^