如何在不使用 if 语句的情况下生成伪随机、唯一、排序整数数组？答案

【问题标题】：How to generate an array of pseudo-random, unique, sorted integers without using an if statement?如何在不使用 if 语句的情况下生成伪随机、唯一、排序整数数组？
【发布时间】：2021-05-28 13:32:17
【问题描述】：

我需要创建一个伪随机唯一整数数组，这些整数已经按升序排列，而不使用 if 语句。例如：

[3,5,7,12]

到目前为止，我能够想出这段代码，它重复了一些数字并且没有将整数按排序顺序排列。

int[] arr = new int[r.nextInt(10)];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    int randInt = r.nextInt(arr.length);
    arr[i] = randInt;
}

解决此问题的最佳方法是什么？ 注意： 我不能使用ArrayList 和sort 方法。

【问题讨论】：

你可以使用二叉树。然后，您可以检查一个值是否已经存在，并在一个具有 O(log n) 复杂性的事务中按排序顺序插入。
这能回答你的问题吗？ Unique Random Integer Generator 或 stackoverflow.com/questions/20039025/… 或 stackoverflow.com/questions/25012033/…。也许下次你可以在问之前搜索
while (condition) { /* code */ break; } 有点像if （并且很容易混淆任何读者）

标签： java arrays sorting for-loop if-statement

【解决方案1】：

您可以添加上一个随机数并添加到当前随机数以确保它大于前一个。如果你想限制随机数，那么你可以使用nextInt(int bound)。我建议使用 bound 以避免任何可能的溢出。

Random r = new Random();
int prev = r.nextInt(); // seed value may or may not be added to list.
int size = 10; // desired size of random list
int[] rands = new int[size];
int bound = 1000;

for (int i = 0; i < size; i++) {
    // this ensures that new number is always greater than the previous one
    rands[i] = (prev + 1) + r.nextInt(bound);
    prev = rand[i];
}

如果所有数字都需要在给定范围内，我们需要使用算术级数公式。 aN = a +(n-1) d。我们需要计算 d 并将其添加到之前的随机数中，以确保新的数字更大。

所以在一个正常的算术级数中，从a 开始，如果我们继续添加d，n 次，那么我们肯定会达到aN。所以要生成一个随机升序序列使得最后一个数小于等于aN，我们需要添加一个小于等于d且大于0的随机数（保证序列元素的唯一性）。所以我们在每次迭代中添加nextInt(d) + 1。

Random r = new Random();
int aN = 20; // desired max value
int n = 10; // desired size of random list
int[] rands = new int[n];

int seed = r.nextInt(aN / 2); // divide by 2 to ensure it is not close to aN
int d = (aN - seed) / (n - 1);
// This d would be passed to the prev random number to get the new random number.
// This ensures that that last element never crosses the max range even if
// `nextInt` returns the maximum possible value (d-1).

rands[0] = seed;
int prev = seed;
for (int i = 1; i < n; i++) {
    rands[i] = prev + r.nextInt(d) + 1;
    prev = rand[i];
}

【讨论】：

哇，这真是天才！但是，如果我希望数组中的随机数在某个范围内：例如从 0 到 20，你能给我一个提示吗？像 [1,2,5,12,18, 19]
@dwin812 我添加了一个。但如果不使用if 条件，它就不是万无一失的。这是因为nextInt 可以返回一个非常小的数字，包括 0。因此，为了确保唯一性，我们可能需要使用 if
@dwin812 我已经更新了这个答案。立即查看
@GauthamM - 你不需要temp。你可以简单地写rands[i] = (prev + 1) + r.nextInt(bound); prev = rands[i];
@ArvindKumarAvinash 是的，我只是用 temp 来专注于操作

【解决方案2】：

没有ArrayList和sort方法：你可以使用TreeSet，它为整数提供升序并保证唯一值：

TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
while (set.size() < 10) {
    set.add((int) (1 + Math.random() * 100));
}

int[] arr = set.stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();

System.out.println(Arrays.toString(arr));
// [15, 20, 30, 42, 46, 55, 59, 63, 92, 98]

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以使用Random 的实例并流式传输值。

Random r = new Random();
int min = 1;
int max = 20_000;
int count = 19_999;
int[] vals =
        r.ints(min, max).distinct().limit(count).sorted().toArray();

上面的方法在我的机器上运行得相当快，但效率不高（特别是因为在这种情况下，所有从 1 开始的整数都按排序顺序计数）。

count <= max-min 是必要的，否则它永远不会完成执行，因为最终，生成的后续值将永远不会是不同的。随着max-min - count 的增加，效率也会增加。与Pigeonhole Principle有关。

一个更现实的例子可能是


int[] vals =
        r.ints(1, 100).distinct().limit(10).sorted().toArray();
System.out.println(Arrays.toString(vals));

打印

[9, 15, 18, 45, 68, 70, 72, 74, 95, 96]

【讨论】：