Java 编程下实现随机无重复数字功能

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，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如何更好地实现它，通常我们会使用 ArrayList 来实现，如下面代码所示：

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

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");
           }
       }
   }
}

上面这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 转化成数组就可以了，代码如下：

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashMap;
import java.util.Random;

public class Demo {
   public static void main(String[] args) {
       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");
           }
       }
   }
}

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，代码如下：

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

public class Demo {
   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：

package cn.sunzn.randomnumber;

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

public class Demo {
   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");
           }
       }
   }
}