Java实现随机无重复数字功能

淡淡的烟草味﹌ 2022-06-10 04:56 129阅读 0赞

# [Java实现随机无重复数字功能 ][Java_] #

标签： [ java][java][面试][Link 1]

2017-01-10 10:21  411人阅读 [评论][Link 2](1) 收藏 [举报][Link 3]

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本文给大家介绍如何在JAVA中实现随机无重复数字的功能。如果您是初学者的话，有必要看一看这篇文章，因为这个功能一般会在面试中遇到。包括我本人在招聘人员的时候也喜欢拿这个问题去问别人，主要看一看考虑问题的模式和基础知识如何。

希望这篇文章能给初次接触的朋友一些帮助，因为我曾接触过一些朋友要么写不出来，要么使用很平铺的思维方式去实现它。

一般有点开发经验的朋友都能实现这样的功能，只不过是效率上的问题。我们一般在面对这样的问题时，总会平铺直序的联想到，先生成一个数组，然后在一个循环中向数组中添加随机数字，在添加数字的过程中先查找一下数组中是否存在这个数字，如果不存在这个数字就直接添加到数组中；如果存在这个数字就不添加。我们一般都是这样考虑问题的，这样考虑也能实现功能，我刚才也说了，只不过是效率上的问题。

为了更好地理解这个题意，我们先来看下具体内容：生成一个1-100的随机数组，但数组中的数字不能重复，即位置是随机的，但数组元素不能重复。

在这里呢，没有给我们规定数组的长度，我们可以让它是1-100之间的任意长度。

接下来让我们看一下几种实现方法并对这几种方法作个对比。

通常我们会使用ArrayList或数组来实现，先来看下ArrayList实现过程，如下面代码所示：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.ArrayList;
    import java.util.Random;
    
    /**
     * 使用ArrayList实现
     * @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();
            
            // 遍历数组并打印数据
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                System.out.print(values[i] + "\t");
                
                if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                    System.out.println("\n");
                }
            }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

使用数组实现的过程如下所示代码：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.Random;
    
    /**
     * 使用数组实现
     * @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;
                    }                              
                }
            }
            
            // 遍历数组并打印数据
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                System.out.print(values[i] + "\t");
                
                if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                    System.out.println("\n");
                }
            }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

上面这两个实现过程效率比较低的。因为在每次添加时都要去遍历一下当前列表中是否存在这个数字，时间复杂度是O(N^2)。我们可以这样思考一下：既然涉及到无重复，我们可以想一下HashSet和HashMap的功能。HashSet实现Set接口，Set在数学上的定义就是无重复，无次序的集合。而HashMap实现Map，也是不允许重复的Key。这样我们可以使用HashMap或HashSet来实现。

在使用HashMap实现时，只需要将它的key转化成数组就Ok了，如下代码：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.HashMap;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Random;
    import java.util.Map.Entry;
    
    /**
     * 使用HashMap实现
     * @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>();
            
            // 生成随机数字并存入HashMap
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                int number = random.nextInt(100) + 1;
                hashMap.put(number, i);
            }
            
            // 从HashMap导入数组
            values = hashMap.keySet().toArray();
            
            // 遍历数组并打印数据
            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();
    //        // 遍历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");
    //            }
    //        }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

由于HashSet和HashMap的关系太近了，HashSet在底层就是用HashMap来实现的，只不过没有Value的集合，只有一个Key的集合，所以也可使用HashSet来实现，如下代码：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.HashSet;
    import java.util.Random;
    
    /**
     * 使用HashSet实现
     * @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>();
            
            // 生成随机数字并存入HashSet
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                int number = random.nextInt(100) + 1;
                hashSet.add(number);
            }
            
            values = hashSet.toArray();
            
            // 遍历数组并打印数据
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                System.out.print(values[i] + "\t");
                
                if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                    System.out.println("\n");
                }
            }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

这样实现效率稍微好些。如果给我们限定了数组的长度，只需要变换下for循环，设置成whlie循环就可以了。如下所示：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.HashSet;
    import java.util.Random;
    
    /**
     * 使用HashSet实现
     * @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>();
            
            // 生成随机数字并存入HashSet
            while(hashSet.size() < values.length){
                hashSet.add(random.nextInt(100) + 1);
            }
            
            values = hashSet.toArray();
            
            // 遍历数组并打印数据
            for(int i = 0;i < values.length;i++){
                System.out.print(values[i] + "\t");
                
                if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                    System.out.println("\n");
                }
            }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

我们可以把数组的长度设置成100，检验下运行效果，如下图所示：

![Image 1][]

以上几种相比较而言，使用HashMap的效率是比较高的，其实是HashSet，再次是数组，最后是ArrayList。如果我们生成10000个数据将会发现，使用HashMap花费时间是：0.05s，HashSet是0.07s，数组是：0.20s，而ArrayList是0.25s。有兴趣的可以设置下时间查看一下。

当然了，除了使用HashMap实现外，还有其它高效的方法。比如，我们可以把1-100这些数字存储在一个数组中，然后在for循环中随机产生两个下标，如果这两个下标不相等的话，可以交换数组中的元素，实现过程如下所示：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.Random;
    
    /**
     * 随机调换位置实现
     * @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;
            }
            
            //随机交换values.length次   
            for(int i = 0;i < values.length;i++){   
                temp1 = Math.abs(r.nextInt()) % (values.length-1); //随机产生一个位置   
                temp2 = Math.abs(r.nextInt()) % (values.length-1); //随机产生另一个位置   
                
                if(temp1 != temp2){
                    temp3 = values[temp1];   
                    values[temp1] = values[temp2];   
                    values[temp2] = temp3;
                } 
            }   
            
            // 遍历数组并打印数据
            for(int i = 0;i < 20;i++){
                System.out.print(values[i] + "\t");
                
                if(( i + 1 ) % 10 == 0){
                    System.out.println("\n");
                }
            }
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

这种方法也是比较高效的，如果生成10000个数据，那么它所用的时间是0.054s。

在数组中利用坐标来实现的基础上可以变换更多相关的解决方法，具体地可以查阅相关资料。

以上是关于在JAVA中实现随机无重复数字的功能，当然方法也不仅限于这么几种，还有其它的实现方法。希望能对接触不久的朋友有所帮助，也希望能够起到抛砖引玉的作用。

[Java_]: http://blog.csdn.net/qq_37267015/article/details/54311321
[java]: http://www.csdn.net/tag/java
[Link 1]: http://www.csdn.net/tag/%e9%9d%a2%e8%af%95
[Link 2]: http://blog.csdn.net/qq_37267015/article/details/54311321#comments
[Link 3]: http://blog.csdn.net/qq_37267015/article/details/54311321#report
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[arrow_triangle_20_down.jpg]: http://static.blog.csdn.net/images/arrow_triangle%20_down.jpg
[arrow_triangle_up.jpg]: /images/20220610/af3f96b99b9c41d1aac6edcf9b609355.png
[Link 4]: http://blog.csdn.net/qq_37267015/article/category/6667396
[Java]: http://lib.csdn.net/base/17
[Java 1]: http://lib.csdn.net/base/javase
[Java 2]: http://lib.csdn.net/base/java
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[Image 1]: