JAVA实现随机无重复数字功能

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：

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");
            }
        }
    }
}

使用数组实现的过程如下所示代码：

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");
            }
        }
    }
}

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：

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");
//            }
//        }
    }
}

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：

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");
            }
        }
    }
}

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：

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");
            }
        }
    }
}

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：

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：

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");
            }
        }
    }
}

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。

转载地址：http://www.cnblogs.com/hanyonglu/archive/2012/10/18/2730007.html