微信随机红包数详解和算法代码

旧城等待， 2022-06-10 04:38 229阅读 0赞

1.  ###  ###
    
    ###  需求 ###
    
    CleverCode最近接到一个需求，需要写一个固定红包 + 随机红包[算法][Link 1]。
    
    1 固定红包就是每个红包金额一样，有多少个就发多少个固定红包金额就行。
    
    2 随机红包的需求是。比如红包总金额5元，需要发10个红包。随机范围是 0.01到0.99；5元必需发完，金额需要有一定趋势的正态分布。（0.99可以任意指定，也可以是 avg \* 2 - 0.01；比如avg = 5 / 10 = 0.5；（avg \* 2 - 0.01 = 0.99））
    
      
    
    
    ### 2 需求分析 ###
    
    #### 2.1 固定红包 ####
    
     如果是固定红包，则算法是一条直线。t就是固定红包的额度。如图。  
     f(x) = t;（1 <= x <= num）
    
    ![20161120113206961][]  
    
    
      
    
    
    #### 2.2 随机红包 ####
    
    如果我们使用随机函数rand。rand(0.01,0.99)；那么10次随机，如果最坏情况都是金额0.99，总金额就是9.9元。会超过5元。金额也会不正态分布。最后思考了一下借助与数学函数来当作随机红包的发生器，可以用抛物线，三角函数。最后选定了等腰三角线性函数。
    
      
    
    
    **1 算法原理**
    
    如果需要发红包总金额是totalMoney，红包个数是num个，金额范围是\[min,max\]，线性方程如图。
    
    ![20161120114025550][]  
    
    
    三个点的坐标：
    
    （x1,y1） =  (1,min)
    
      (x2,y2)  = (num/2,max)
    
      (x3,y3) = (num,min)
    
    确定的线性方程：
    
    $y = 1.0 \* ($x - $x1) / ($x2 - $x1) \* ($y2 - $y1) + $y1 ; （x1 <= x <= x2）  
    $y = 1.0 \* ($x - $x2) / ($x3 - $x2) \* ($y3 - $y2) + $y2;  （x2 <= x <= x3）  
    
    
    修数据：  
    y(合)  = y1 + y2 + y3 +...... ynum；  
    y(合)有可能 > totalMoney ，说明生成金额多了，需要修数据，则从(y1,y2,y3.....ynum)这些每次减少0.01。直到y(合) = totalMoney。  
    y(合)有可能 < totalMoney ，说明生成金额少了，需要修数据，则从(y1,y2,y3.....ynum)这些每次加上0.01。直到y(合) = totalMoney。  
    
    
      
    
    
    **2 算法原理样例**
    
    如果需要发红包总金额是11470，红包个数是7400个，金额范围是\[0.01,3.09\]，线性方程如图。  
    
    
    ![20161120115236489][]  
    
    
    ### 3 需求设计 ###
    
    #### 3.1 类图设计 ####
    
    ![20161120121507018][]  
    
    
      
    
    
    #### 3.2 源码设计 ####
2.    
    
3.    
    
4.  <?php  
5.  /\*\* 
6.   \* 随机红包+固定红包算法\[策略模式\] 
7.   \* copyright (c) 2016 http://blog.csdn.net/CleverCode 
8.   \*/  
9.    
10. //配置传输数据DTO  
11. **class** OptionDTO  
12. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
13.   
14.     //红包总金额  
15.     **public** $totalMoney;  
16.   
17.     //红包数量  
18.     **public** $num;  
19.   
20.     //范围开始  
21.     **public** $rangeStart;  
22.   
23.     //范围结算  
24.     **public** $rangeEnd;  
25.   
26.     //生成红包策略  
27.     **public** $builderStrategy;  
28.   
29.     //随机红包剩余规则  
30.     **public** $randFormatType; //Can\_Left：不修数据,可以有剩余；No\_Left：不能有剩余  
31.   
32.     **public** **static** **function** create($totalMoney,$num,$rangeStart,$rangEnd,  
33.         $builderStrategy,$randFormatType = 'No\_Left')  
34.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
35.         $self = **new** self();  
36.         $self\->num = $num;  
37.         $self\->rangeStart = $rangeStart;  
38.         $self\->rangeEnd = $rangEnd;  
39.         $self\->totalMoney = $totalMoney;  
40.         $self\->builderStrategy = $builderStrategy;  
41.         $self\->randFormatType = $randFormatType;  
42.         **return** $self;   
43.     \}/\*\}\}\}\*/  
44.   
45. \}/\*\}\}\}\*/  
46.   
47. //红包生成器接口  
48. **interface** IBuilderStrategy  
49. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
50.     //创建红包  
51.     **public** **function** create();      
52.     //设置配置  
53.     **public** **function** setOption(OptionDTO $option);   
54.     //是否可以生成红包  
55.     **public** **function** isCanBuilder();  
56.     //生成红包函数  
57.     **public** **function** fx($x);  
58. \}/\*\}\}\}\*/  
59.   
60. //固定等额红包策略  
61. **class** EqualPackageStrategy **implements** IBuilderStrategy  
62. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
63.     //单个红包金额  
64.     **public** $oneMoney;  
65.   
66.     //数量  
67.     **public** $num;  
68.   
69.     **public** **function** \_\_construct($option = null)   
70.     \{  
71.         **if**($option instanceof OptionDTO)  
72.         \{  
73.             $this\->setOption($option);  
74.         \}  
75.     \}  
76.   
77.     **public** **function** setOption(OptionDTO $option)  
78.     \{  
79.         $this\->oneMoney = $option\->rangeStart;  
80.         $this\->num = $option\->num;  
81.     \}  
82.   
83.     **public** **function** create()   
84.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
85.   
86.         $data = **array**();  
87.         **if**(false == $this\->isCanBuilder())  
88.         \{  
89.             **return** $data;      
90.         \}  
91.   
92.         $data = **array**();  
93.         **if**(false == is\_int($this\->num) || $this\->num <= 0)   
94.         \{  
95.             **return** $data;      
96.         \}  
97.         **for**($i = 1;$i <= $this\->num;$i\++)  
98.         \{  
99.             $data\[$i\] = $this\->fx($i);  
100.         \}  
101.         **return** $data;  
102.     \}/\*\}\}\}\*/  
103.       
104.     /\*\* 
105.      \* 等额红包的方程是一条直线  
106.      \*  
107.      \* @param mixed $x  
108.      \* @access public 
109.      \* @return void 
110.      \*/  
111.     **public** **function** fx($x)   
112.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
113.         **return** $this\->oneMoney;   
114.     \}/\*\}\}\}\*/  
115.   
116.     /\*\* 
117.      \* 是否能固定红包  
118.      \*  
119.      \* @access public 
120.      \* @return void 
121.      \*/  
122.     **public** **function** isCanBuilder()  
123.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
124.         **if**(false == is\_int($this\->num) || $this\->num <= 0)   
125.         \{  
126.             **return** false;      
127.         \}  
128.   
129.         **if**(false ==  is\_numeric($this\->oneMoney) || $this\->oneMoney <= 0)  
130.         \{  
131.             **return** false;  
132.         \}  
133.   
134.         //单个红包小于1分  
135.         **if**($this\->oneMoney < 0.01)  
136.         \{  
137.             **return** false;  
138.         \}  
139.           
140.         **return** true;  
141.   
142.     \}/\*\}\}\}\*/  
143.   
144.   
145. \}/\*\}\}\}\*/  
146.   
147. //随机红包策略(三角形)  
148. **class** RandTrianglePackageStrategy **implements** IBuilderStrategy  
149. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
150.     //总额  
151.     **public** $totalMoney;  
152.   
153.     //红包数量  
154.     **public** $num;  
155.   
156.     //随机红包最小值  
157.     **public** $minMoney;  
158.   
159.     //随机红包最大值  
160.     **public** $maxMoney;  
161.   
162.     //修数据方式：NO\_LEFT: 红包总额 = 预算总额；CAN\_LEFT: 红包总额 <= 预算总额  
163.     **public** $formatType;   
164.   
165.     //预算剩余金额  
166.     **public** $leftMoney;  
167.   
168.   
169.     **public** **function** \_\_construct($option = null)   
170.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
171.         **if**($option instanceof OptionDTO)  
172.         \{  
173.             $this\->setOption($option);  
174.         \}  
175.     \}/\*\}\}\}\*/  
176.   
177.     **public** **function** setOption(OptionDTO $option)  
178.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
179.         $this\->totalMoney = $option\->totalMoney;  
180.         $this\->num = $option\->num;  
181.         $this\->formatType = $option\->randFormatType;  
182.         $this\->minMoney = $option\->rangeStart;  
183.         $this\->maxMoney = $option\->rangeEnd;  
184.         $this\->leftMoney = $this\->totalMoney;  
185.     \}/\*\}\}\}\*/  
186.   
187.     /\*\* 
188.      \* 创建随机红包  
189.      \*  
190.      \* @access public 
191.      \* @return void 
192.      \*/  
193.     **public** **function** create()   
194.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
195.           
196.         $data = **array**();  
197.         **if**(false == $this\->isCanBuilder())  
198.         \{  
199.             **return** $data;      
200.         \}  
201.           
202.         $leftMoney = $this\->leftMoney;  
203.         **for**($i = 1;$i <= $this\->num;$i\++)  
204.         \{  
205.             $data\[$i\] = $this\->fx($i);  
206.             $leftMoney = $leftMoney - $data\[$i\];   
207.         \}  
208.   
209.         //修数据  
210.         list($okLeftMoney,$okData) = $this\->format($leftMoney,$data);  
211.   
212.         //随机排序  
213.         shuffle($okData);  
214.         $this\->leftMoney = $okLeftMoney;  
215.   
216.         **return** $okData;  
217.     \}/\*\}\}\}\*/  
218.   
219.     /\*\* 
220.      \* 是否能够发随机红包  
221.      \*  
222.      \* @access public 
223.      \* @return void 
224.      \*/  
225.     **public** **function** isCanBuilder()  
226.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
227.         **if**(false == is\_int($this\->num) || $this\->num <= 0)   
228.         \{  
229.             **return** false;      
230.         \}  
231.   
232.         **if**(false ==  is\_numeric($this\->totalMoney) || $this\->totalMoney <= 0)  
233.         \{  
234.             **return** false;  
235.         \}  
236.   
237.         //均值  
238.         $avgMoney = $this\->totalMoney / 1.0 / $this\->num;  
239.           
240.         //均值小于最小值  
241.         **if**($avgMoney < $this\->minMoney )  
242.         \{  
243.             **return** false;  
244.         \}  
245.           
246.         **return** true;  
247.   
248.     \}/\*\}\}\}\*/  
249.   
250.     /\*\* 
251.      \* 获取剩余金额  
252.      \*  
253.      \* @access public 
254.      \* @return void 
255.      \*/  
256.     **public** **function** getLeftMoney()  
257.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
258.         **return** $this\->leftMoney;  
259.     \}/\*\}\}\}\*/  
260.   
261.     /\*\* 
262.      \* 随机红包生成函数。三角函数。\[(1,0.01),($num/2,$avgMoney),($num,0.01)\]  
263.      \*  
264.      \* @param mixed $x,1 <= $x <= $this->num;  
265.      \* @access public 
266.      \* @return void 
267.      \*/  
268.     **public** **function** fx($x)  
269.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
270.           
271.         **if**(false == $this\->isCanBuilder())  
272.         \{  
273.             **return** 0;  
274.         \}  
275.   
276.         **if**($x < 1 || $x > $this\->num)  
277.         \{  
278.             **return** 0;  
279.         \}  
280.           
281.         $x1 = 1;  
282.         $y1 = $this\->minMoney;  
283.           
284.         //我的峰值  
285.         $y2 = $this\->maxMoney;  
286.   
287.         //中间点  
288.         $x2 = ceil($this\->num /  1.0 / 2);  
289.   
290.         //最后点  
291.         $x3 = $this\->num;  
292.         $y3 = $this\->minMoney;    
293.   
294.         //当x1,x2,x3都是1的时候(竖线)  
295.         **if**($x1 == $x2 && $x2 == $x3)  
296.         \{  
297.             **return** $y2;  
298.         \}  
299.   
300.         // '/\_\\'三角形状的线性方程  
301.         //'/'部分  
302.         **if**($x1 != $x2 && $x >= $x1 && $x <= $x2)  
303.         \{  
304.   
305.             $y = 1.0 \* ($x - $x1) / ($x2 - $x1) \* ($y2 - $y1) + $y1;    
306.             **return** number\_format($y, 2, '.', '');  
307.         \}  
308.   
309.         //'\\'形状  
310.         **if**($x2 != $x3 && $x >= $x2 && $x <= $x3)  
311.         \{  
312.   
313.             $y = 1.0 \* ($x - $x2) / ($x3 - $x2) \* ($y3 - $y2) + $y2;    
314.             **return** number\_format($y, 2, '.', '');  
315.         \}  
316.           
317.         **return** 0;  
318.   
319.   
320.     \}/\*\}\}\}\*/  
321.   
322.     /\*\* 
323.      \* 格式化修红包数据  
324.      \*  
325.      \* @param mixed $leftMoney  
326.      \* @param array $data  
327.      \* @access public 
328.      \* @return void 
329.      \*/  
330.     **private** **function** format($leftMoney,**array** $data)  
331.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
332.   
333.         //不能发随机红包  
334.         **if**(false == $this\->isCanBuilder())  
335.         \{  
336.             **return** **array**($leftMoney,$data);    
337.         \}  
338.           
339.         //红包剩余是0  
340.         **if**(0 == $leftMoney)  
341.         \{  
342.             **return** **array**($leftMoney,$data);    
343.         \}  
344.   
345.         //数组为空  
346.         **if**(count($data) < 1)  
347.         \{  
348.             **return** **array**($leftMoney,$data);    
349.         \}  
350.   
351.         //如果是可以有剩余，并且$leftMoney > 0  
352.         **if**('Can\_Left' == $this\->formatType  
353.           && $leftMoney > 0)  
354.         \{  
355.             **return** **array**($leftMoney,$data);    
356.         \}  
357.   
358.   
359.         //我的峰值  
360.         $myMax = $this\->maxMoney;  
361.   
362.         // 如果还有余钱，则尝试加到小红包里，如果加不进去，则尝试下一个。  
363.         **while**($leftMoney > 0)  
364.         \{  
365.             $found = 0;  
366.             **foreach**($data **as** $key => $val)   
367.             \{  
368.                 //减少循环优化  
369.                 **if**($leftMoney <= 0)  
370.                 \{  
371.                     **break**;  
372.                 \}  
373.   
374.                 //预判  
375.                 $afterLeftMoney =  (double)$leftMoney - 0.01;  
376.                 $afterVal = (double)$val + 0.01;  
377.                 **if**( $afterLeftMoney >= 0  && $afterVal <= $myMax)  
378.                 \{  
379.                     $found = 1;  
380.                     $data\[$key\] = number\_format($afterVal,2,'.','');  
381.                     $leftMoney = $afterLeftMoney;  
382.                     //精度  
383.                     $leftMoney = number\_format($leftMoney,2,'.','');  
384.                 \}  
385.             \}  
386.   
387.             //如果没有可以加的红包，需要结束,否则死循环  
388.             **if**($found == 0)  
389.             \{  
390.                 **break**;  
391.             \}  
392.         \}  
393.         //如果$leftMoney < 0 ,说明生成的红包超过预算了，需要减少部分红包金额  
394.         **while**($leftMoney < 0)  
395.         \{  
396.             $found = 0;  
397.             **foreach**($data **as** $key => $val)   
398.             \{  
399.                 **if**($leftMoney >= 0)  
400.                 \{  
401.                     **break**;   
402.                 \}  
403.                 //预判  
404.                   
405.                 $afterLeftMoney =  (double)$leftMoney + 0.01;  
406.                 $afterVal = (double)$val - 0.01;  
407.                 **if**( $afterLeftMoney <= 0 && $afterVal >= $this\->minMoney)  
408.                 \{  
409.                     $found = 1;  
410.                     $data\[$key\] = number\_format($afterVal,2,'.','');  
411.                     $leftMoney = $afterLeftMoney;  
412.                     $leftMoney = number\_format($leftMoney,2,'.','');  
413.                 \}  
414.             \}  
415.               
416.             //如果一个减少的红包都没有的话，需要结束，否则死循环  
417.             **if**($found == 0)  
418.             \{  
419.                 **break**;  
420.             \}  
421.         \}  
422.         **return** **array**($leftMoney,$data);    
423.     \}/\*\}\}\}\*/  
424.   
425. \}/\*\}\}\}\*/  
426.   
427. //维护策略的环境类  
428. **class** RedPackageBuilder  
429. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
430.   
431.     // 实例    
432.     **protected** **static** $\_instance = null;    
433.   
434.     /\*\*  
435.      \* Singleton instance（获取自己的实例）  
436.      \*  
437.      \* @return MemcacheOperate  
438.      \*/    
439.     **public** **static** **function** getInstance()  
440.     \{  /\*\{ \{ \{\*/  
441.         **if** (null === self::$\_instance)   
442.         \{    
443.             self::$\_instance = **new** self();    
444.         \}    
445.         **return** self::$\_instance;    
446.     \}  /\*\}\}\}\*/  
447.   
448.     /\*\*  
449.      \* 获取策略【使用反射】 
450.      \*  
451.      \* @param string $type 类型  
452.      \* @return void  
453.      \*/    
454.     **public** **function** getBuilderStrategy($type)  
455.     \{  /\*\{ \{ \{\*/  
456.         $class = $type.'PackageStrategy';  
457.   
458.         **if**(class\_exists($class))  
459.         \{  
460.             **return** **new** $class();    
461.         \}  
462.         **else**  
463.         \{  
464.             **throw** **new** Exception("\{$class\} 类不存在！");  
465.         \}  
466.     \}  /\*\}\}\}\*/  
467.   
468.     **public** **function** getRedPackageByDTO(OptionDTO $optionDTO)   
469.     \{ /\*\{ \{ \{\*/  
470.         //获取策略  
471.         $builderStrategy = $this\->getBuilderStrategy($optionDTO\->builderStrategy);  
472.   
473.         //设置参数  
474.         $builderStrategy\->setOption($optionDTO);  
475.   
476.         **return** $builderStrategy\->create();  
477.     \}/\*\}\}\}\*/  
478.       
479. \}/\*\}\}\}\*/  
480.   
481. **class** Client  
482. \{ /\*\{ \{ \{\*/  
483.     **public** **static** **function** main($argv)  
484.     \{  
485.         //固定红包  
486.         $dto = OptionDTO::create(1000,10,100,100,'Equal');  
487.         $data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);  
488.         //print\_r($data);  
489.   
490.         //随机红包\[修数据\]  
491.         $dto = OptionDTO::create(5,10,0.01,0.99,'RandTriangle');  
492.         $data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);  
493.         print\_r($data);  
494.   
495.         //随机红包\[不修数据\]  
496.         $dto = OptionDTO::create(5,10,0.01,0.99,'RandTriangle','Can\_Left');  
497.         $data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);  
498.         //print\_r($data);  
499.           
500.     \}  
501. \}/\*\}\}\}\*/  
502.   
503. Client::main($argv);

[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/datastructure
[20161120113206961]: /images/20220610/ea94bdd45b3f461196ae753b7cefc0c5.png
[20161120114025550]: /images/20220610/6568f14772f74841b22caa97ade2f64f.png
[20161120115236489]: /images/20220610/6f6eebe102e74f9bbf0dc963a2de1a09.png
[20161120121507018]: /images/20220610/a11f42f0df0f418ab6483deb000528ad.png