非重复随机数生成算法

 

生成非重复随机数的两种编程思路:

1、每次都在相同的范围内获取随机数,并将新生成的随机数与已生成的随机数逐一相比较,如果与已生成的随机数相同则重新获取随机数,若不同,则存储该随机数,继续获取下一个;

2、每次获取随机数时,都将之前生成的随机数排除在外,以保证生成的随机数不重复。

基于思路1,C++程序实现如下:

 1 /********************************************************************
 2  *
 3  *   文 件 名:Random.cpp
 4  *
 5  *   文件描述:生成不重复的随机数
 6  *
 7  *   创 建 人:crazyhf 2012年05月17日
 8  *
 9  *   版    本:1.0
10  *
11  *   修改记录:
12  *
13  ********************************************************************/
14 
15 # include <iostream>
16 # include <ctime>
17 # include <vector>
18 
19 using std::cin ;
20 using std::cout ;
21 using std::endl ;
22 using std::vector ;
23 
24 /*=================================================================================
25  *
26  * 函 数 名:CreateRandom
27  *
28  * 功能描述:在指定范围内生成n个不重复的随机整型数
29  *
30  * 参    数:
31  *           vector < int > &randata :存放生成的的随机数
32  *           int num                 :随机数的个数,也指定随机数的范围(0至num-1)
33  *
34  * 返 回 值:无返回值
35  *
36  * 抛出异常:
37  *
38  * 创 建 人:crazyhf 2012年05月17日
39  *
40  ==================================================================================*/
41 
42 void CreateRandom( vector < int > &randata , int num )
43 {
44     int biggest = num ;
45     srand( ( unsigned ) time( 0 ) );
46 
47     while( num )
48     {
49         int data = rand( ) % biggest ;
50         int size = randata.size( );
51         int i = 0 ;
52 
53         for( ; i < size && data != randata[i] ; i++ ) ;
54 
55         if( i >= size )
56         {
57             randata.push_back( data );
58             num-- ;
59         }
60     }
61 }
62 
63 int main( int argc , char **argv )
64 {
65     int num ;
66     cout << "输入随机数个数:" ;
67     
68     if( cin >> num )
69     {
70         vector < int > randvec ;
71 
72         CreateRandom( randvec , num );
73 
74         for( int i = 0 ; i < randvec.size( ) ; i++ )
75         {
76             cout << randvec[i] << endl ;
77         }
78     }
79 
80     return 0 ;
81 }

分析程序可知:每生成一个随机数都要耗费O(n)的时间复杂度来判断随机数是否重复,而生成的随机数有n个,故算法的时间复杂度为O(n^2);

                   此外该算法使用了vector来存放生成的随机数,故可知空间复杂度为O(n)。

基于上述算法,倘若采用HashMap来存放生成的随机数,则耗费的空间复杂度相同,但由于HashMap查找的时间复杂度为O(1),

故算法的时间复杂度可以优化为O(n)。

对于思路2,则可以借助数组来实现,具体C++实现代码如下:

 1 /********************************************************************
 2  *
 3  *   文 件 名:Random.cpp
 4  *
 5  *   文件描述:生成不重复的随机数
 6  *
 7  *   创 建 人:crazyhf 2012年05月17日
 8  *
 9  *   版    本:1.0
10  *
11  *   修改记录:
12  *
13  ********************************************************************/
14 
15 # include <iostream>
16 # include <ctime>
17 
18 using std::cin ;
19 using std::cout ;
20 using std::endl ;
21 
22 /*=================================================================================
23  *
24  * 函 数 名:RandomAry
25  *
26  * 功能描述:在指定范围内生成n个不重复的随机整型数
27  *
28  * 参    数:
29  *           int num                 :随机数的个数,也指定随机数的范围(0至num-1)
30  *
31  * 返 回 值:成功则返回指向随机数存放空间的指针,失败则返回0
32  *
33  * 抛出异常:
34  *
35  * 创 建 人:crazyhf 2012年05月17日
36  *
37  ==================================================================================*/
38 
39 int *RandomAry( int num )
40 {
41     if( !num ) return 0 ;
42 
43     int *randomary = new int[ num ] ;
44     memset( randomary , -1 , num * sizeof( int ) );
45 
46     srand( ( unsigned ) time( 0 ) );
47 
48     while( num )
49     {
50         int data = rand( ) % num-- ;
51         int temp = randomary[ num ] ;
52 
53         if( randomary[ data ] == -1 )
54             randomary[ num ] = data ;
55         else
56             randomary[ num ] = randomary[ data ] ;
57 
58         if( temp == -1 )
59             randomary[ data ] = num ;
60         else
61             randomary[ data ] = temp ;
62     }
63 
64     return randomary ;
65 }
66 
67 int main( int argc , char **argv )
68 {
69     int num ;
70     cout << "输入随机数个数:" ;
71     
72     if( cin >> num )
73     {
74         int *ary = RandomAry( num );
75 
76         for( int i = 0 ; i < num ; i++ )
77         {
78             cout << ary[i] << endl ;
79         }
80         delete []ary ;
81     }
82 
83     return 0 ;
84 }

 

    原文作者:crazylhf
    原文地址: https://www.cnblogs.com/crazyhf/articles/2506758.html
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