Java 中實現隨機無重復數字的方法

2019-11-26 16:13:55

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供稿：網友

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，先生成一個數組，然后在一個循環中向數組中添加隨機數字，在添加數字的過程中先查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：生成一個1-100 的隨機數組，但數組中的數字不能重復，即位置是隨機的，但數組元素不能重復。在這里，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如何更好地實現它，通常我們會使用 ArrayList 來實現，如下面代碼所示：

復制代碼代碼如下:

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

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();

       /********** 遍歷數組并打印數據 **********/
       for (int i = 0; i < values.length; i++) {
           System.out.print(values[i] + "/t");
           if ((i + 1) % 10 == 0) {
               System.out.println("/n");
           }
       }
   }
}

上面這個實現過程效率比較低的。因為在每次添加時都要去遍歷一下當前列表中是否存在這個數字，時間復雜度是 O(N^2)。我們可以這樣思考一下：既然涉及到無重復，我們可以想一下 HashSet 和 HashMap 的功能。HashSet 實現 Set 接口，Set 在數學上的定義就是無重復，無次序的集合。而 HashMap 實現 Map，也是不允許重復的 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 轉化成數組就可以了，代碼如下：

復制代碼代碼如下:

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashMap;
import java.util.Random;

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Object[] values = new Object[20];

Random random = new Random();
HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<Object, Object>();

       /******* 生成隨機數字并存入 HashMap *******/
       for (int i = 0; i < values.length; i++) {
           int number = random.nextInt(100) + 1;
           hashMap.put(number, i);
       }

/********** 從 HashMap 導入數組 **********/
values = hashMap.keySet().toArray();

       /*********** 遍歷數組并打印數據 ***********/
       for (int i = 0; i < values.length; i++) {
           System.out.print(values[i] + "/t");
           if ((i + 1) % 10 == 0) {
               System.out.println("/n");
           }
       }
   }
}

由于 HashSet 和 HashMap 的關系太近了，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，代碼如下：

復制代碼代碼如下:

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

public class Demo {
   public static void main(String[] args) {
       Random random = new Random();
       Object[] values = new Object[20];
       HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();

       /******* 生成隨機數字并存入 HashSet *******/
       for (int i = 0; i < values.length; i++) {
           int number = random.nextInt(100) + 1;
           hashSet.add(number);
       }

values = hashSet.toArray();

       /*********** 遍歷數組并打印數據 **********/
       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 循環，設置成 whlie 循環就可以了。如下所示：

復制代碼代碼如下:

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

public class Demo {
   public static void main(String[] args) {
       Random random = new Random();
       Object[] values = new Object[20];
       HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();

       /****** 生成隨機數字并存入 HashSet ******/
       while (hashSet.size() < values.length) {
           hashSet.add(random.nextInt(100) + 1);
       }

values = hashSet.toArray();