Golang Rand wiederholt sich nicht

Zufallszahlen werden häufig in der Programmierung verwendet, und Golang stellt das Rand-Paket zur Verfügung, um Pseudozufallszahlen zu generieren. In einigen Fällen müssen wir jedoch möglicherweise eine Reihe voneinander unterschiedlicher Zufallszahlen generieren. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen wir einen realisierbaren Algorithmus in Betracht ziehen.

In diesem Artikel werden verschiedene Methoden zum Generieren sich nicht wiederholender Zufallszahlen vorgestellt und eine Methode zur Verwendung des Golang-Rand-Pakets zum Generieren sich nicht wiederholender Zufallszahlen bereitgestellt.

Methode 1: Mischalgorithmus

Beim Mischalgorithmus ordnen wir das Array von Zahlen mit demselben Bereich einmal zufällig an. Die zeitliche Komplexität dieses Algorithmus beträgt O(n). Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass das System viel Speicher beansprucht, wenn wir diesen Algorithmus verwenden, um eine große Anzahl von Zufallszahlen zu generieren.

Der Algorithmus ist wie folgt implementiert:

1. Erzeugen Sie ein Zahlenarray mit einem Bereich.
2. Generieren Sie eine Zufallszahl in einem Bereich und tauschen Sie diese Zahl mit einer anderen Zahl im Bereich aus.
3. Wiederholen Sie Schritt 2, bis alle gewünschten eindeutigen Nummern generiert wurden.

Methode 2: Ablehnungs-Stichprobenalgorithmus

Im Ablehnungs-Stichprobenalgorithmus speichern wir die generierten Zufallszahlen in einem Satz und prüfen beim Generieren der nächsten Zufallszahl, ob dieselbe Zahl bereits im Satz vorhanden ist. Falls vorhanden, generieren Sie die Zufallszahl neu. Der Vorteil dieses Algorithmus besteht darin, dass es sich um einen platzsparenden Algorithmus handelt. Dieser Algorithmus kann jedoch zeitaufwändiger werden, wenn die Anzahl der eindeutigen Zahlen, die wir generieren müssen, größer ist.

Der Algorithmus wird wie folgt implementiert:

1. Initialisieren Sie einen numerischen Bereich, eine Zielanzahl von Elementen und ein Ergebnisarray.
2. Generieren Sie eine Zufallszahl innerhalb eines Wertebereichs und fügen Sie die Zufallszahl zum Ergebnisarray hinzu.
3. Wenn die Anzahl der im Ergebnisarray enthaltenen Zahlen kleiner als die Zielzahl ist, wiederholen Sie Schritt 2.

Methode Drei: Bitmap-Algorithmus

Im Bitmap-Algorithmus erstellen wir eine Bitmap, in der jedes Bit das Vorhandensein oder Fehlen einer Zahl im Bereich darstellt. Wir verwenden diese Bitmap, um zu verfolgen, ob eine bestimmte Zahl bereits in der Menge der von uns generierten Zufallszahlen vorhanden ist. Der Vorteil dieses Algorithmus besteht darin, dass es sich um einen relativ zeit- und platzeffizienten Algorithmus handelt.

Der Algorithmus wird wie folgt implementiert:

1. Initialisieren Sie einen numerischen Bereich, eine Zielanzahl von Elementen und ein Ergebnisarray.
2. Erstellen Sie eine Bitmap, in der jedes Element eine Zahl in einem Bereich darstellt.
3. Generieren Sie zufällig eine Zahl und prüfen Sie, ob das der Zahl entsprechende Bitmap-Element Null ist. Wenn Null, bedeutet dies, dass die Nummer nicht generiert wurde. Andernfalls bedeutet dies, dass die Nummer generiert wurde. Setzt ein Bit in der Bitmap auf Eins, wenn es gleich Null ist.
4. Fügen Sie die generierten eindeutigen Zahlen zum Ergebnisarray hinzu. Wenn das resultierende Array weniger als die Zielanzahl an Zahlen enthält, wiederholen Sie Schritt 3.

Methode 4: Golangs Rand-Paketimplementierung

Golang stellt das Rand-Paket bereit, mit dem Pseudozufallszahlen generiert werden können. Wir können dies verwenden, um sich nicht wiederholende Zufallszahlen zu generieren.

Der Algorithmus wird wie folgt implementiert:

1. Initialisieren Sie einen numerischen Bereich und eine Zielanzahl von Elementen.
2. Verwenden Sie das Rand-Paket von Golang, um eine Zufallszahl zu generieren und das erste Element im Ergebnisarray zu speichern.
3. Speichern Sie Zahlen in einem numerischen Bereich in einem Slice.
4. Suchen Sie die Zahl im resultierenden Array im Slice und löschen Sie sie. Dies kann durch Indexoperationen in Slices erreicht werden.
5. Wiederholen Sie Schritt 2 und Schritt 4, bis das resultierende Array die erforderliche Anzahl an Zahlen enthält.

Die oben genannten vier Methoden können alle verwendet werden, um sich nicht wiederholende Zufallszahlen zu generieren. Jeder Algorithmus hat seine Vor- und Nachteile. Welcher Algorithmus verwendet werden soll, hängt von Ihren Anforderungen ab. Wenn die Bedeutung im Raum liegt, verwenden Sie den Ablehnungs-Sampling-Algorithmus. Wenn die Bedeutung im Laufe der Zeit wichtig ist, wählen Sie den Bitmap-Algorithmus. Und wenn Sie Golang verwenden, können Sie das Rand-Paket direkt verwenden, um einen einfachen, direkten und effizienten Algorithmus zur Generierung von Zufallszahlen ohne Wiederholung zu implementieren.

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