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Java實現隨機無重復數字功能

來源：程序員人生發布時間：2017-02-13 08:24:14 閱讀次數：3661次

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　　本文給大家介紹如何在JAVA中實現隨機無重復數字的功能。如果您是初學者的話，有必要看1看這篇文章，由于這個功能1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他人，主要看1看斟酌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1些幫助，由于我曾接觸過1些朋友要末寫不出來，要末使用很平鋪的思惟方式去實現它。

　　1般有點開發經驗的朋友都能實現這樣的功能，只不過是效力上的問題。我們1般在面對這樣的問題時，總會平鋪直序的聯想到，先生成1個數組，然后在1個循環中向數組中添加隨機數字，在添加數字的進程中先查找1下數組中是不是存在這個數字，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1般都是這樣斟酌問題的，這樣斟酌也能實現功能，我剛才也說了，只不過是效力上的問題。

　　為了更好地理解這個題意，我們先來看下具體內容：生成1個1⑴00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。

　　在這里呢，沒有給我們規定數組的長度，我們可讓它是1⑴00之間的任意長度。

　　接下來讓我們看1下幾種實現方法并對這幾種方法作個對照。

　　通常我們會使用ArrayList或數組來實現，先來看下ArrayList實現進程，以下面代碼所示：

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

/**
 * 使用ArrayList實現
 * @Description: 

 * @File: Demo.java

 * @Package None

 * @Author Hanyonglu

 * @Date 2012⑴0⑴8 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");
            }
        }
    }
}

　　使用數組實現的進程以下所示代碼：

import java.util.Random;

/**
 * 使用數組實現
 * @Description: 

 * @File: Demo4.java

 * @Package None

 * @Author Hanyonglu

 * @Date 2012⑴0⑴8 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");
            }
        }
    }
}

　　上面這兩個實現進程效力比較低的。由于在每次添加時都要去遍歷1下當前列表中是不是存在這個數字，時間復雜度是O(N^2)。我們可以這樣思考1下：既然觸及到無重復，我們可以想1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，以下代碼：

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 2012⑴0⑴8 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>();
        
        // 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");
            }
        }
        
//        Iterator iter = hashMap.entrySet().iterator();
//        // 遍歷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1個Key的集合，所以也可以使用HashSet來實現，以下代碼：

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

/**
 * 使用HashSet實現
 * @Description: 

 * @File: Test.java

 * @Package None

 * @Author Hanyonglu

 * @Date 2012⑴0⑴8 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>();
        
        // 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");
            }
        }
    }
}

　　這樣實現效力略微好些。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循環就能夠了。以下所示：

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

/**
 * 使用HashSet實現
 * @Description: 

 * @File: Test.java

 * @Package None

 * @Author Hanyonglu

 * @Date 2012⑴0⑴8 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>();
        
        // 生成隨機數字并存入HashSet
        while(hashSet.size() < values.length){
            hashSet.add(random.nextInt(100) + 1);
        }
        
        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");
            }
        }
    }
}

　　我們可以把數組的長度設置成100，檢驗下運行效果，以下圖所示：

　　以上幾種相比較而言，使用HashMap的效力是比較高的，實際上是HashSet，再次是數組，最后是ArrayList。如果我們生成10000個數據將會發現，使用HashMap花費時間是：0.05s，HashSet是0.07s，數組是：0.20s，而ArrayList是0.25s。有興趣的可以設置下時間查看1下。

　　固然了，除使用HashMap實現外，還有其它高效的方法。比如，我們可以把1⑴00這些數字存儲在1個數組中，然后在for循環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，實現進程以下所示：

import java.util.Random;

/**
 * 隨機調換位置實現
 * @Description: 

 * @File: Demo4.java

 * @Package None

 * @Author Hanyonglu

 * @Date 2012⑴0⑴8 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.length⑴); //隨機產生1個位置   
            temp2 = Math.abs(r.nextInt()) % (values.length⑴); //隨機產生另外一個位置   
            
            if(temp1 != temp2){
                temp3 = values[temp1];   
                values[temp1] = values[temp2];   
                values[temp2] = temp3;
            } 
        }   
        
        // 遍歷數組并打印數據
        for(int i = 0;i < 20;i++){
            System.out.print(values[i] + "\t");
            
            if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                System.out.println("\n");
            }
        }
    }
}