本篇的最原始形態(tài)是來源于我早年做的一個Java SE應(yīng)用軟件，它是用來模擬彩票投注站的選好軟件的。應(yīng)為在早年Java SE中用swing做界面布局是一件比較痛苦的事情，所以后來我重新用C#做了一個。這個問題的原型就是解決雙色球隨機(jī)選號的問題，我們知道雙色球紅色球共包含1到33這33個紅色號碼球及1到16這16個藍(lán)色號碼球，一注雙色球號碼應(yīng)包括6個紅色球號碼和1個藍(lán)色球號碼。藍(lán)色號碼球很好解決，隨機(jī)從1到16這16個數(shù)字中隨機(jī)選取一個就行了。但是紅色球就存在這樣一樣問題，每次選取的紅色球不能與本注中已經(jīng)選取的號碼重復(fù)，這個問題歸結(jié)為生成不重復(fù)隨機(jī)數(shù)問題。

　　在本篇我就怎么生成不重復(fù)的紅色球展開討論。

　　解題思路一

　　在早期的Java中不包含泛型，只能使用ArrayList，所以我是用ArrayList來實(shí)現(xiàn)的。在Java中的ArrayList和C#中的ArrayList在用法上是很相似的（這就是為什么高手經(jīng)常說掌握一門語言之后再去掌握另一門語言是很容易的事情，應(yīng)為思想是相通的，呵呵）。在這里我最想想到的就是使用循環(huán)，每次循環(huán)中隨機(jī)生成一個隨機(jī)數(shù)，判斷一下這個隨機(jī)數(shù)是否已經(jīng)在本注中使用，如果沒有使用就將這個號碼保存到結(jié)果中去，反之則進(jìn)行下一輪循環(huán)，循環(huán)的結(jié)束條件就是生成了滿足要求的6個數(shù)字。接觸到泛型之后，我知道在這里我所使用的數(shù)據(jù)類型是int類型（當(dāng)然也可以使用byte類型），如果使用ArrayList保存int這樣的值類型數(shù)據(jù)會存在著裝箱和拆箱操作，帶來不必要的性能損失，所以針對這種集合中數(shù)據(jù)類型單一的情況可以考慮泛型集合，于是得到了下面的代碼：

　　/// <summary>     

　　/// 從1到33中任意選取不重復(fù)的6個隨機(jī)數(shù)  &nbsp;  

　　/// </summary>&nbsp;    

　　/// <returns>&lt;/returns>  &nbsp;  

　　public List<int> GenerateNumber1()     

　　{     

　　  &nbsp; //用于保存返回的結(jié)果     

　　    List<int> result&nbsp;= new List<int>(6);     

　　    Random random = new Random(); &nbsp;   

　　    int temp = 0;     

　　    //如果返回的結(jié)果集合中實(shí)際的元素個數(shù)小于6個     

　　    while (result.Count < 6)     

　　   &nbsp;{     

　　        //在[1,34)區(qū)間任意取一個隨機(jī)整數(shù)     

　　        temp&nbsp;= random.Next(1, 34);     

　　 &nbsp;      if (!result.Contains(temp))     

　　        { &nbsp;   

　　&nbsp;       &nbsp;   //如果在結(jié)果集合中不存在這個數(shù)，則添加這個數(shù)     

　　       &nbsp;    result.Add(temp);     

　　        } ;    

　　  &nbsp; }     

　　&nbsp;   //result.Sort();//對返回結(jié)果進(jìn)行排序 &nbsp;   

　　   &nbsp;return result;     

　　當(dāng)然，上面這種思路是可以實(shí)現(xiàn)的，但是每次隨機(jī)生成一個隨機(jī)數(shù)都要判斷在結(jié)果集合中是否已經(jīng)存在這個數(shù)，如果存在還要繼續(xù)下一個循環(huán)，這樣一來并不是每一輪循環(huán)都能生成一個有效（即不重復(fù)）的隨機(jī)數(shù)，并且result.Contains(temp)盡管看起來只有一句，但實(shí)際在內(nèi)部還是要通過循環(huán)來判斷，效率還是較低。假如有一天有個人看到這篇文章，他想：很好，我終于可以試試了，我要從1到10000個數(shù)中取出9999個不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)，用上面的這個方法，可能很長時間都得不到結(jié)果（不要以為沒有這樣的人，我就遇見多多次不會變通的人，實(shí)際上最好的解決辦法就是從10000中隨機(jī)去掉一個就可以了，而不是照搬上面的套路）。

　　解題思路二

　　剛才說到在方法一中并不是每一輪循環(huán)都能生成一個有效的、不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)，那么有沒有這樣的辦法，保證每一輪循環(huán)都能生成一個有效地、不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)呢？答案是有的。

　　具體做法是這樣的，我們將初始化一個容器集合，在這個容器集合中包含了所有可能的值，然后每次隨機(jī)從這個容器集合中隨機(jī)選取一個值保存到結(jié)果集合中去，之后我們就從容器集合中將這個已經(jīng)使用過的值刪除掉，然后再進(jìn)行下一輪的循環(huán)。既然都已經(jīng)從容器集合中刪除掉了，自然在下一輪循環(huán)中隨機(jī)從容器集合中取一個值，這個值自然不會重復(fù)了。因?yàn)檫@個集合的容量是可變的，那么自然也是使用泛型集合了，代碼如下：

　　/// <summary>     

　　/// 從1到33中任意選取不重復(fù)的6個隨機(jī)數(shù)&nbsp;    

　　/// </summary>    &nbsp;

　　/// <returns&gt;</returns> &nbsp;   

　　public&nbsp;List<int> GenerateNumber2()     

　　{     

　　    //用于存放1到33這33個數(shù)&nbsp;    

　　  &nbsp; List<int> container = new List<int>(33);     

　　    //用于保存返回結(jié)果    &nbsp;

　　    List<int> result = new List<int>(6);&nbsp;    

　　    Random&nbsp;random = new Random();     

　　&nbsp;   for (int i = 1; i&nbsp;<= 33; i++)     

　　 ;   {     

　　        container.Add(i);  &nbsp;  

　　    }     

　　 &nbsp;  int index = 0;&nbsp;    

　　    ;int value = 0;     

　　    for (int i = 1; i <;= 6; i++)     

　　&nbsp;   {     

　　        //從[1,container.Count + 1)中取一個隨機(jī)值，保證這個值不會超過container的元素個數(shù)     

　　 &nbsp;      index = random.Next(1, container.Count + 1);     

　　      &nbsp; //以隨機(jī)生成的值作為索引取container中的值     

　　 ;       value = container[index];     

　　  &nbsp;&nbsp;    //將隨機(jī)取得值的放到結(jié)果集合中     

　　    &nbsp;   ;result.Add(value);     

　　        //從容器集合中刪除這個值，這樣會導(dǎo)致container.Count發(fā)生變化     

　　        container.RemoveAt(index);     

　　        //注意這一句與上面一句能達(dá)到同樣效果，但是沒有上面一句快     

　　        //container.Remove(value);&nbsp;    

　　 &nbsp;&nbsp; }     

　　   &nbsp;//result.Sort();排序     

　　    return result;    &nbsp;

　　}

　　經(jīng)過這么一改動，確實(shí)能做到每次循環(huán)都能生成一個唯一的有效的不重復(fù)的數(shù)，這樣一來就能做到在M個數(shù)中選取N個數(shù)時只需要循環(huán)M×N次就可以了（M＞N，并且都是正整數(shù)）。不過也有人會說，我現(xiàn)在還在維護(hù)一個.NET1.1的項(xiàng)目，我這里也有類似的需求，可是在.NET2.0以下版本中是沒有泛型的，你能給我想個辦法嗎？我的答案是可以的。

　　解題方法三

　　在這個方法中我們不適用泛型集合，只使用數(shù)組，這樣一來這種做法就可以適用于C、Java、PHP等語言和.NET1.1中了。

　　思路如下，首先使用一個數(shù)組作為存儲所有可能值的容器集合，然后通過循環(huán)每次生成一個隨機(jī)值，這個值將來會作為下標(biāo)來訪問容器集合中的數(shù)值。因?yàn)閿?shù)組是不可變集合，我們不能將已經(jīng)使用數(shù)值從數(shù)組中刪除，并且它們是簡單的數(shù)據(jù)類型我們不可能給每個數(shù)值增加一個屬性表示數(shù)值是否已經(jīng)被使用過了，那該怎么辦呢？辦法就是每次從可用的下標(biāo)集合中隨機(jī)生成一個值，然后以這個值作為索引從容器集合中得到相應(yīng)的值保存到結(jié)果集合中，除此之外再將這個已經(jīng)使用過的值與數(shù)組中最后一個沒有使用到的值互換位置，然后下一輪再在所有沒有使用過的值中重新再取一個值。代碼如下：

　　public int[] GenerateNumber3() &nbsp;   

　　{     

　　    //用于存放1到33這33個數(shù)     

　　    int[] container =&nbsp;new int[33];     

　　&nbsp;   //用于保存返回結(jié)果  &nbsp;  

　　    int[] result = new ;int[6];  &nbsp;  

　　 &nbsp;  Random random = new Random();     

　　 &nbsp;  for (int i = 1; i <= 33; i++)     

　　 &nbsp;  { &nbsp;   

　　        container[i - 1] = i; &nbsp;   

　　    }     

　　    int index = 0;     

　　   &nbsp;int value = 0; &nbsp;   

　　    for (int i&nbsp;= 0; i < 6; i++)     

　　   &nbsp;{  &nbsp;  

　　       &nbsp;//從[1,container.Count + 1)中取一個隨機(jī)值，保證這個值不會超過container的元素個數(shù)     

　　        index = random.Next(1, container.Length-1-i); &nbsp;   

　　        //以隨機(jī)生成的值作為索引取container中的值  &nbsp;  

　　      &nbsp; value = container[index];     

　　   ;     //將隨機(jī)取得值的放到結(jié)果集合中     

　　    ;    result[i]=value;     

　　        //將剛剛使用到的從容器集合中移到末尾去 ;    

　　        container[index] = container[container.Length - i-1];     

　　      ; &nbsp;//將隊(duì)列對應(yīng)的值移到隊(duì)列中     

　　        container[container.Length - i-1] = value;     

　　 ;   }     

　　    //result.Sort();排序     

　　  &nbsp; return result;     

　　} 
 

　　這樣一來，問題得到了解決了。這種做法也可以移植到不支持泛型的版本或者語言當(dāng)中。

　　再來一點(diǎn)變動

　　上面我們處理的都是連續(xù)的情況，假如萬一讓我們在不連續(xù)的集合中隨機(jī)選擇5個不重復(fù)的，比如在某個班50個學(xué)生中隨機(jī)抽取5個學(xué)生來，貌似上面的做法不行了？其實(shí)不然，依然可以沿用這種思路，比如使用上面的第三種辦法即GenerateNumber3()，無非就是聲明一個字符串?dāng)?shù)組，在這個字符串?dāng)?shù)組中存放全班所有同學(xué)的姓名，然后按照下標(biāo)來隨機(jī)取5個姓名即可（具體代碼這里省略）。

　　不過對這種情況還有不同的，比如在快女和春晚中都有短信投票的環(huán)節(jié)，最后會從所有發(fā)送短信的手機(jī)號中隨機(jī)抽取幾個手機(jī)號碼作為中獎號碼（為了簡化，將一號多投的情況視作一次，并且假設(shè)沒有廉租房“連號”的“公平”情況），可能有人會想到照搬上面的情況。實(shí)際上在這種情況下不適合，有可能隨機(jī)數(shù)的集合相當(dāng)大，這樣就不適合在內(nèi)存中存儲了，可以考慮使用數(shù)據(jù)庫存儲然后利用數(shù)據(jù)庫的隨機(jī)函數(shù)，在不同的數(shù)據(jù)庫中取隨機(jī)記錄的函數(shù)可能會不同。比如在MySQL中如下（假設(shè)表名為table_name)：

　　select * from `table_name` order by rand() limit 0,10

　　而在SQL Server中會是如下（假設(shè)表名為table_name)：

　　select top 10 * from [table_name] order by newid()

　　至于在Oracle中如何隨機(jī)抽取記錄，大家google一下吧。

　　當(dāng)然，這個情況還可以再復(fù)雜一下，可能電視臺針對短信參與的用戶要分一二三等獎，一等獎1名，二等獎2名，三等獎3名，紀(jì)念獎50名，那么情況就會稍微再復(fù)雜一點(diǎn)，不過也就是再增加一個字段而已，這個字段表示當(dāng)前的號碼是否已經(jīng)中過獎，每次選取號碼時只選擇那些未曾中獎過的號碼即可。

　　總結(jié)

　　關(guān)于不重復(fù)隨機(jī)數(shù)生成的問題我在七八年前就遇到過，四五年前的時候曾經(jīng)做過總結(jié)，最近看到有人在討論這個問題，于是就又重新?lián)炱疬@個話題了。現(xiàn)在撿起這個話題的目的不是想再簡單介紹可能的幾種算法，而是從思路上去說明，并且將情況慢慢復(fù)雜化，想要說明的是程序員們（不限于.NET程序員）不要用固定的思路去解決問題，可能同樣的要求在不同的場合下會有不同的做法。明白了思路才能真正做到以不變應(yīng)萬變，學(xué)會一兩個控件的用法或者多指導(dǎo)一兩個API并不算什么本領(lǐng)，能夠在遇到以前沒有碰到過的問題時迅速簡化解決思路才是本領(lǐng)，另一種本領(lǐng)就是遇到錯誤時如何快速根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定位錯誤產(chǎn)生原因的本領(lǐng)。