不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成算法及應(yīng)用解析

車(chē)雅玲 范英浩 朱鵬熹

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不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成算法及應(yīng)用解析

車(chē)雅玲 范英浩 朱鵬熹

吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012

不重復(fù)隨機(jī)數(shù)是一種在許多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用空間和應(yīng)用前景的重要工具，可以為相關(guān)軟件等提供基礎(chǔ)，促進(jìn)程序與軟件的編寫(xiě)質(zhì)量。

算法；過(guò)濾；隨機(jī)數(shù)問(wèn)題；過(guò)濾

在對(duì)隨機(jī)數(shù)研究的過(guò)程中，相關(guān)工作研究人員在很大程度上并沒(méi)有找到合適的辦法來(lái)有效解決這一問(wèn)題，一些專(zhuān)門(mén)研究隨機(jī)數(shù)應(yīng)用方面的文章也給出了一些比較合理的解決辦法，但是在試選、應(yīng)用效果方面存在一些問(wèn)題。這些研究條件不是隨機(jī)數(shù)應(yīng)該完成的算法，在更多的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還會(huì)存在效果方面的偏差。

1 不重復(fù)隨機(jī)數(shù)算法方面的一些問(wèn)題

在軟件編程和程序語(yǔ)言中，不重復(fù)隨機(jī)數(shù)問(wèn)題可能會(huì)給當(dāng)前的問(wèn)題帶來(lái)很多困擾，要按照實(shí)際生成條件的不同來(lái)進(jìn)行區(qū)分，將不重復(fù)隨機(jī)數(shù)有效劃分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式，在這兩個(gè)方面中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。在動(dòng)態(tài)條件下，不重復(fù)隨機(jī)數(shù)在生成方面也面臨著一些問(wèn)題，動(dòng)態(tài)條件指的是在生成新的隨機(jī)數(shù)時(shí)，生成過(guò)程不僅受到已生成隨機(jī)數(shù)的制約，還會(huì)受到一些其他方面隨機(jī)數(shù)的相關(guān)制約，在程序運(yùn)行過(guò)程中隨機(jī)數(shù)是在動(dòng)態(tài)改變的，具體可以描述為從取值范圍內(nèi)的R中隨機(jī)抽取m個(gè)不重復(fù)的數(shù)，用a1，a2，……am這樣一個(gè)數(shù)列來(lái)表示，在這其中生成的第i個(gè)隨機(jī)數(shù)必須要滿(mǎn)足條件T，這里的T與前面的隨機(jī)數(shù)有相關(guān)的動(dòng)態(tài)條件。

2 不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成算法和實(shí)現(xiàn)步驟

2.1 靜態(tài)條件下隨機(jī)數(shù)的生成算法

靜態(tài)條件下的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)具備傳統(tǒng)算法中的試選法，其基本原理包括有效利用隨機(jī)函數(shù)來(lái)指定生成隨機(jī)算法，當(dāng)所生成的另外一個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)入候選范圍時(shí)，便表示會(huì)放棄此數(shù)，在經(jīng)過(guò)一定的方式來(lái)重新生成，直到在這個(gè)過(guò)程中顯示出N個(gè)不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)為止。這種算法和想法很容易實(shí)現(xiàn)，但是在試選的過(guò)程中會(huì)造成死循環(huán)和運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)短等問(wèn)題，在取數(shù)的小范圍內(nèi)會(huì)造成不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)選擇，當(dāng)出現(xiàn)這一問(wèn)題的時(shí)候，試選法在存在問(wèn)題缺陷的時(shí)候并沒(méi)有將已經(jīng)選擇是數(shù)據(jù)從備選數(shù)據(jù)中過(guò)濾出去。在上述的算法中，由于每次循環(huán)都要去掉數(shù)組B中的一個(gè)分量，這種方法在程序中被稱(chēng)作是“去尾法”，在對(duì)算法進(jìn)行分析的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，除了對(duì)循環(huán)程序的判斷條件外算法中使用的全部都是較為簡(jiǎn)單的語(yǔ)句，這些語(yǔ)句在賦值方面有一定作用，但是在程序算法的復(fù)雜度方面卻偏低，可以使算法達(dá)到最佳性能，這里的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)指的并不是經(jīng)常使用的隨機(jī)數(shù)。

2.2 動(dòng)態(tài)條件下的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成算法

動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)在需主要是通過(guò)選出即過(guò)濾的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的選取，在實(shí)際的選取過(guò)程中，每生成一個(gè)不重復(fù)隨機(jī)數(shù)，便將其進(jìn)行過(guò)濾，使得這一隨機(jī)數(shù)選取的過(guò)程呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)形式，并一直持續(xù)到得到所需的隨機(jī)數(shù)。動(dòng)態(tài)算法是對(duì)靜態(tài)條件的 “去尾”的進(jìn)一步強(qiáng)化，較比靜態(tài)不重復(fù)隨機(jī)數(shù)生成算法，可以有效的提高不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的過(guò)濾水平。如果結(jié)合不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的實(shí)際情況，可以將靜態(tài)算法視為動(dòng)態(tài)算法的一個(gè)個(gè)別例子。

在實(shí)際的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成時(shí)，需要對(duì)多個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行過(guò)濾和填充，在實(shí)際的過(guò)濾過(guò)程中，主要是采用：標(biāo)注、填充、去尾這一方式，通過(guò)這一方式可以有效的提高運(yùn)算的效率，促使動(dòng)態(tài)條件下的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)能夠得到有效的使用，為相關(guān)軟件設(shè)計(jì)和實(shí)際問(wèn)題處理提供有效的手段和措施。

2.3 篩選法

篩選法是生成不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的重要手段，通過(guò)篩選法可以有效的提高不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成效率，促使所生成的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)更加符合相關(guān)問(wèn)題的使用。篩選法的具體的應(yīng)用是：根據(jù)所需的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的情況，進(jìn)行區(qū)間的設(shè)計(jì)，這一區(qū)間內(nèi)的起始數(shù)必須要比終止數(shù)要小。在這一區(qū)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)組的載入，并使用Random進(jìn)行隨機(jī)下標(biāo)的生成，并在區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行返回，如果對(duì)應(yīng)可以對(duì)其進(jìn)行刪除，促使數(shù)組最后能夠變?yōu)榭?。通過(guò)篩選法可以有效的對(duì)重復(fù)的進(jìn)行控制，為軟件設(shè)計(jì)和實(shí)際問(wèn)題處理提供基礎(chǔ)。

3 不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的應(yīng)用解析

在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，不重復(fù)隨機(jī)數(shù)具有大量的應(yīng)用空間，廣泛的應(yīng)用到人們的生活中，涉及到的領(lǐng)域也很廣，隨機(jī)數(shù)可以應(yīng)用到相關(guān)驗(yàn)證中，可以有效的提高計(jì)算機(jī)及其使用的相關(guān)安全，有效的規(guī)避病毒與木馬對(duì)計(jì)算機(jī)的影響，有效的提高計(jì)算機(jī)及其相關(guān)軟件的安全系數(shù)。不重復(fù)隨機(jī)數(shù)。

不重復(fù)隨機(jī)數(shù)可以應(yīng)用到學(xué)校的題庫(kù)選題中，能夠有效的提高選題的可靠性與準(zhǔn)確性，避免重復(fù)考題的出現(xiàn)，促使考題能夠滿(mǎn)足知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充，從而形成一套完備的考試試卷。主要是通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行編程，對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)和考核內(nèi)容進(jìn)行編號(hào)，對(duì)所要保留的內(nèi)容進(jìn)行保存，從而有效的規(guī)避考試知識(shí)點(diǎn)重復(fù)的問(wèn)題，提高學(xué)?？荚嚦鲱}的可靠性與有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成在實(shí)際的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)際問(wèn)題處理中，具有十分重要的應(yīng)用能力，可以有效的提高軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高實(shí)際問(wèn)題的解決效率。其中，不重復(fù)隨機(jī)數(shù)主要可以通過(guò)靜態(tài)條件下隨機(jī)數(shù)的生成算法、動(dòng)態(tài)條件下的不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的生成算法與篩選法生成，從而形成隨機(jī)數(shù)的生產(chǎn)和存儲(chǔ)，并對(duì)所需求的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行保存。不重復(fù)隨機(jī)數(shù)的應(yīng)用，可以有效的提高實(shí)際問(wèn)題的解決能力，提高軟件的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

[1]劉倩，范安東.一種改進(jìn)的偽隨機(jī)數(shù)生成算法及隨機(jī)性分析[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（06）： 49-53.

TP311.1

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1009-6434（2016）01-0032-01