機率計算（抽獎活動、命中率）

時間 2019-11-14

原文原文鏈接

最近在作移動端的營銷活動，其中包含刮刮卡、大轉盤等小遊戲，對於用戶來講他們不關心Code只關心我是否中獎了，以前也在羣裏看到有人要機率的「算法」或者說是計算工具類。html

ps:這裏不得不提一下，每當本身在作什麼東西的時候總會在一些地方發現類似的需求或者文章，來源有不少好比：cnblogs、QQ羣等各類渠道，這不剛剛還有人發表隨機數相關的文章，哈哈多是我運氣好。算法

營銷活動核心——我是否是中獎了呢？

是否是中獎都有一個機率和巧合性那麼確定少不了隨機數了，說到隨機數各位Coder們確定想到了Random這個類，是的這一次的機率計算的實現也是基於隨機數的。dom

下面咱們來看機率服務接口：工具

IProbabilityService    /// <summary>
    /// 一個抽象的機率服務。
    /// </summary>
    public interface IProbabilityService
    {
        /// <summary>
        /// 是否命中。
        /// </summary>
        /// <param name="probabilityPercentage">機率百分比（如機率爲30%請傳入30）。</param>
        /// <param name="getRandomNumber">獲取隨機數的委託（通常爲Random.NextDouble()）。</param>
        /// <returns>是否命中。</returns>
        bool IsHit(double probabilityPercentage, Func<double> getRandomNumber);

        /// <summary>
        /// 是否命中。
        /// </summary>
        /// <param name="probabilityPercentage">機率百分比（如機率爲30%請傳入30）。</param>
        /// <param name="hasHitCount">命中次數。</param>
        /// <param name="noHitCount">沒有命中的次數。</param>
        /// <param name="getRandomNumber">獲取隨機數的委託（通常爲Random.NextDouble()）。</param>
        /// <returns>是否命中。</returns>
        bool IsHit(double probabilityPercentage, int hasHitCount, int noHitCount, Func<double> getRandomNumber);
    }

接口十分的簡單一塊兒有兩個方法，第一個方法比較純粹的計算機率，而第二個則添加了一些修正機率所需的數據。性能

爲何須要「getRandomNumber」參數，而不直接在內部使用Random？

這邊就須要引入「隨機數是騙人的，.Net、Java、C爲我做證」今天的熱乎文章了，內部使用Random有不少的不肯定性，並且不易於擴展因此這邊提供了一個委託提供隨機數，而機率服務自己只專一於計算，若是非要高大上點就引入設計原則——單一職責。測試

服務實現

ProbabilityServiceinternal sealed class ProbabilityService : IProbabilityService
    {
        #region Implementation of IProbabilityService

        /// <summary>
        /// 是否命中。
        /// </summary>
        /// <param name="probabilityPercentage">機率百分比（如機率爲30%請傳入30）。</param>
        /// <param name="getRandomNumber">獲取隨機數的委託（通常爲Random.NextDouble()）。</param>
        /// <returns>是否命中。</returns>
        public bool IsHit(double probabilityPercentage, Func<double> getRandomNumber)
        {
            //若是機率大等於100則每次都命中。
            if (probabilityPercentage >= 100)
                return true;

            //獲得機率的百分比。
            probabilityPercentage = probabilityPercentage / 100;

            return InternalIsHit(probabilityPercentage, getRandomNumber);
        }

        /// <summary>
        /// 是否命中。
        /// </summary>
        /// <param name="probabilityPercentage">機率百分比（如機率爲30%請傳入30）。</param>
        /// <param name="hasHitCount">命中次數。</param>
        /// <param name="noHitCount">沒有命中的次數。</param>
        /// <param name="getRandomNumber">獲取隨機數的委託（通常爲Random.NextDouble()）。</param>
        /// <returns>是否命中。</returns>
        public bool IsHit(double probabilityPercentage, int hasHitCount, int noHitCount, Func<double> getRandomNumber)
        {
            //若是機率大等於100則每次都命中。
            if (probabilityPercentage >= 100)
                return true;

            //獲得機率的百分比。
            probabilityPercentage = probabilityPercentage / 100;

            //獲得總計算次數。
            var totalCount = (double)(hasHitCount + noHitCount);

            //獲得當前命中的機率。
            var currentProbability = hasHitCount / totalCount;

            //若是當前命中的機率大於傳入的機率則不會命中。
            if (currentProbability > probabilityPercentage)
                return false;

            return InternalIsHit(probabilityPercentage, getRandomNumber);
        }

        #endregion Implementation of IProbabilityService

        #region Private Method

        /// <summary>
        /// 是否命中。
        /// </summary>
        /// <param name="probabilityPercentage">不須要處理的百分比（介於 0.0 和 1.0 之間的數）。</param>
        /// <param name="getRandomNumber">獲取隨機數的委託（通常爲Random.NextDouble()）。</param>
        /// <returns>是否命中。</returns>
        private static bool InternalIsHit(double probabilityPercentage, Func<double> getRandomNumber)
        {
            //獲得一個隨機數。
            var randomNumber = getRandomNumber();

            if (randomNumber < 0 || randomNumber >= 1)
                throw new ArgumentException("隨機數必須是一個介於 0.0 和 1.0 之間的數。");

            //取後15位
            const int places = 15;

            //精簡小數位，提高几率準確性。
            randomNumber = GetNumber(randomNumber, places);

            return probabilityPercentage > randomNumber;
        }

        /// <summary>
        /// 精簡數字的小數位。
        /// </summary>
        /// <param name="number">數字。</param>
        /// <param name="places">小數位。</param>
        /// <returns>精簡小數位後的數字。</returns>
        private static double GetNumber(double number, int places)
        {
            //精簡小數位，提高几率準確性。
            return Math.Round(number, places);

            //該方法會提升準確性但會影響性能，適用於高精度場景。
            /*var str = number.ToString(CultureInfo.InvariantCulture); if (!str.Contains(".")) return number; var t = str.Split('.'); number = double.Parse(t[0] + "." + string.Join("", t[1].Take(places))); return number;*/
        }

        #endregion Private Method
    }

代碼有較詳盡的註釋這邊再也不說明了。this

有運行Demo嗎？

固然，這是個人一向做風。spa

運行結果

第一行爲接口的第一個方法（純粹的機率計算），第二個行爲接口的第二個方法（帶簡單修正）。設計

Code

Programinternal class Program
    {
        private static void Main()
        {
            var random = new Random();

            //每一次執行的測試次數（當前爲10w次）。
            const int totalCount = 100000;

            //機率百分比。
            double probability;

            #region GetProbability By Console "probability"

            var promptMessage = "請輸入機率百分比，如30%：";
            string probabilityString;
            do
            {
                Console.WriteLine(promptMessage);
                promptMessage = "請輸入一個正確的機率百分比：";
                probabilityString = Console.ReadLine();
                if (probabilityString != null && probabilityString.EndsWith("%"))
                    probabilityString = probabilityString.TrimEnd('%');
            } while (!double.TryParse(probabilityString, out probability));

            #endregion GetProbability By Console "probability"

            Console.WriteLine("測試次數設定爲：{0}，機率設定爲：{1}%", totalCount, GetPercentage(probability, 100));
            Console.WriteLine("==================================================");

            IProbabilityService probabilityService = new ProbabilityService();

            while (true)
            {
                RunTest(totalCount, (i, hitCount) => probabilityService.IsHit(probability, random.NextDouble));
                RunTest(totalCount, (i, hitCount) => probabilityService.IsHit(probability, hitCount, i - hitCount, random.NextDouble));
                Console.ReadLine();
            }
        }

        /// <summary>
        /// 執行測試。
        /// </summary>
        /// <param name="totalCount">測試次數。</param>
        /// <param name="hit">是否命中委託。</param>
        private static void RunTest(int totalCount, Func<int, int, bool> hit)
        {
            //總命中次數。
            var hitCount = 0;

            for (var i = 0; i < totalCount; i++)
            {
                var isHit = hit(i, hitCount);
                if (isHit)
                    hitCount++;
            }

            //機率百分比。
            var percentage = GetPercentage(hitCount, totalCount);
            Console.WriteLine("總次數：{0}，命中次數：{1}，機率{2}%", totalCount, hitCount, percentage);
        }

        /// <summary>
        /// 獲取百分比。
        /// </summary>
        /// <param name="number1">數字1。</param>
        /// <param name="number2">數字2。</param>
        /// <returns>百分比。</returns>
        private static double GetPercentage(double number1, double number2)
        {
            return (number1 / number2) * 100;
        }
    }