抽牌算法

      打听到明天中午的密码学实验内容，今天晚上在寝室先行完成Java版，明天上完课再补上C++版。

      实验要求很简单：生成一个元素不重复的随机序列，长度由用户输入，但是元素大小需在0~10000之间，生成这种序列的算法有个比较简单易懂的名字：抽牌算法。

      显然，这个算法的核心在两点：随机 & 不重复。因此可以先创建一个有10000个元素的数组，随机取出一个元素，将其放在一边，而放在一边的方式就是与最后一个元素对换，之后取随机数的范围就排除对换至数组后端的元素，同时将选出的元素存入一个新的数组，即为生成序列。

      这里我就先直接附上源码：

/**
 * @author 鞠文婷
 * 抽牌算法
 */
package getRandomInt;

import java.util.Scanner;

public class getRandomInt {
	public static int[] getRandomInt(int n) {
		int[] result = new int[n];    //用于存储输出序列
		
		int[] intArray = new int[10000];
		// 初始化原数组
		for(int i=0;i<intArray.length;i++) {
			intArray[i] = i+1;
		}
		
		// 获取不重复的随机数数组
		for(int i=0;i<n;i++) {
			int c = getRandom(0,10000-i,n);
			int index = c;
			swap(intArray,index,10000-i-1);
			result[i] = intArray[10000-i-1];
			
//			System.out.println(i+" "+result[i]);
//			if(result[i] == 9999)
//				System.out.println("--------------------------------");
		}
		
		// 判断是否有重复元素
		for(int m=0;m<result.length;m++) {
			for(int a=m+1;a<result.length;a++) {
				if(result[m] == result[a])
					System.out.println("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"+result[m]+"  m = "+m+"  a = "+a);
			}
		}
		
		return result;
	}
	
	// 交换数组内元素
	public static void swap(int[] array,int x,int y) {
		int temp = array[x];
		array[x] = array[y];
		array[y] = temp;
	}
	
	// 获取随机数（方法其一~）
	public static int getRandom(int min,int max,int n) {
		int result = min + new Double(Math.random() * (max - min)).intValue();
//		System.out.println("result = "+result);
		return result;
	}
	public static void main(String args[]){
		System.out.println("Please enter an integer between 0 to 10000:");
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		int n = sc.nextInt();
		
		System.out.println("The random list is: ");
		getRandomInt(n);
	}

}

 

 

      鉴于抽牌算法没有一个固定的套路，因此我这里再附上两个思路：

      I、每次抽取一个随机数后，定义一个新的数组，存储剩余元素，显然这种方法效率太低，而且大致思路与上面相同，没有必要；

      II、假设输出序列为n，则将0~10000分成n部分，从每部分中随机抽取一个元素，组成最终的序列。关于这个方法，可能很多人乍眼看上去会觉得所取元素不够随机，但实际上，从概率论的角度来说，这种情况下每个元素被抽到的概率是一样的，只不过可能的情况变少了。如果大家心里还是有隔阂的话，也可以在原数组上做点改动再分组，毕竟没有一个固定的格式，只要符合随机&不重复的要求，抽牌算法怎样捣腾都是可以的。 

      这里就不附上源码了，如果有更好的思路，欢迎大家讨论围观，相互学习~

 

      算法思想很简单，但还是有些东西值得学习的，比如说，生成随机序列。这里介绍地挺详细，我只是采用了一种很简单的方法。

 

      Java版的算法收获了不少人的建议，因此C++版我采用了一个新的算法思想：每获取一个元素，则将其值变为范围之外的值，比如我的范围是1~x，则将取过的值变为x+1，之后重新取随机数，如果它对应的元素是范围之外的则重新取，这也算是标志法的一个变种吧，源码如下：

 

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
int getRandomInt(int n);
int getRandom(int min,int max);

int x;     // 定义总数组长，即范围上限，默认下限为1（10000）

// 生成随机序列
int getRandomInt(int n) {
	cout<<"Please enter x:"<<endl;
	cin>>x;
	cout<<"Please enter the length of list you want to print:"<<endl;
	cin>>n;

	int *array = new int[x];
	for(int i=1;i<=x;i++) {
		array[i] = i;
	}

	int *result = new int[n]; //存储输出序列

	for(int j=0;j<n;j++) {
		int index = getRandom(1,x);
		if(array[index] < x+1) {
			result[j] = array[index];
			cout<<j+1<<"\t"<<result[j]<<endl;
		}
		else j--;
		array[index] = x+1;
	}

	return 0;
}

// 选取min~max的随机数
int getRandom(int min,int max) {
	int random = rand() % (max-min+1) + min;
	return random;
}

int main() {
	int n;
	cout<<getRandomInt(n);
	return 0;
}

 最后附上程序流程图一份儿：

 

        想要“正宗”的标记法做法，请看评论~ 

 

欢迎批评指正！~

 

 

评论

2 楼 鞠文婷 2014-10-15  

fsplove520 写道

话说你这写的有问题呀，取随机数的区间一直都是0~10000之间

因为我们的作业要求是0~10000之间，如果想自己设定随机数范围：min~max的话，只需将代码中的0改为min，10000改为max即可。  PS：如果min！=0的话，注意一下随机数在原数组中的位置，也就是说index此时应该为c-min

1 楼 fsplove520 2014-10-15  

话说你这写的有问题呀，取随机数的区间一直都是0~10000之间