隨機產生和爲S的N個正整數

時間  2019-11-11
標籤 隨機 產生 正整數 简体版
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若是給你一個問題：「隨機產生和爲S的N個正整數」， 你會如何作呢？java

針對該問題，解決的方法有不少種。在這篇文章中，我將爲你們給出兩種比較好理解的解決方法：一個是「尺子法」；另一個是「鋸木頭法」。 (名字隨便取的，主要是方便理解用)。數組

 

方法一：尺子法

思想：dom

將給定值S當作一個尺子的長度，那麼，生成N個和爲S的正整數的問題就變成在尺子中尋找出N-1個不一樣的刻度，加上最小刻度0和最大刻度S， 一共有N+1個刻度。而後，從小到大，計算出相鄰刻度的長度，這些長度就能夠認爲是隨機的，由於尺子中產生的N-1個刻度是隨機的。測試

有了上述思想，咱們只要以下三個步驟就能完成這個功能。spa

  1. 驗證參數S和N的正確性
  2. 尺子中產生N-1個不一樣刻度
  3. 計算相鄰刻度之間的值

 

/***
	 * <p>
	 * 隨機產生和爲sum(如10)的num(如5)個正整數
	 * </p>
	 * 
	 * @param num
	 *            指望產生的隨機數個數
	 * @param sum
	 *            全部產生隨機數的和
	 * @return 返回知足和爲sum的num個隨機正整數組成的數組
	 */
	public Integer[] random(int num, int sum) {

		/**
		 * Step1: 驗證參數正確性
		 */
		if (num < 1) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能小於1");
		}
		if (sum < num) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能大於和sum");
		}
		if (sum <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException("sum須要爲正整數");
		}

		/**
		 * Step2: 0~sum之間隨機產生num-1個不一樣的刻度
		 */
		Random rand = new Random();
		Set<Integer> locations = new TreeSet<>();
		while (locations.size() < num - 1) {
			locations.add(rand.nextInt(sum - 1) + 1);
		}

		locations.add(0);
		locations.add(sum);

		/**
		 * Step3: 計算出相鄰刻度的差，計算出來的長度就能夠表明一個隨機數
		 */
		Integer[] locationsArray = locations.toArray(new Integer[] {});
		Integer[] resultArray = new Integer[num];
		for (int i = 0; i < num; i++) {
			resultArray[i] = locationsArray[i + 1] - locationsArray[i];
		}
		
		return resultArray;
	}

 

方法二：鋸木頭法

思想：code

鋸木頭法的思想則是將S當作木頭的長度，隨機產生和爲S的N個正整數的問題轉換成鋸N-1次木頭，將產生N段小木頭，N段的小木頭其長度和就是S。orm

 


 

有了上述思想，咱們即可以經過以下幾個步驟實現該方法：blog

  1. 驗證參數S和N的正確性
  2. 鋸N-1次木頭

在鋸木頭的時候，須要考慮可鋸的長度。大笑 rem

/***
	 * <p>
	 * 隨機產生和爲sum(如10)的num(如5)個正整數
	 * </p>
	 * 
	 * @param num
	 *            指望產生的隨機數個數
	 * @param sum
	 *            全部產生隨機數的和
	 * @return 返回知足和爲sum的num個隨機正整數組成的數組
	 */
	public int[] random2(int num, int sum) {

		/**
		 * Step1: 驗證參數正確性
		 */
		if (num < 1) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能小於1");
		}
		if (sum < num) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能大於和sum");
		}
		if (sum <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException("sum須要爲正整數");
		}

		/**
		 * 若是隻有一個 直接返回
		 */
		if (num == 1) {
			return new int[] { sum };
		}
		
		/**
		 * Step2: 鋸木頭的方法
		 */

		Random rand = new Random();

		int[] randomNumbers = new int[num];

		// 剩餘數
		int remainingNum = sum;
		for (int i = 0; i < num - 1; i++) {
			/**
			 * 能夠鋸掉可選值 
			 * remaining - (num - (i+1)) + 1 =  remainingNum - num + i + 1
			 */
			int randNum = rand.nextInt(remainingNum - num + i + 1) + 1;
			remainingNum -= randNum;
			randomNumbers[i] = randNum;
		}

		/**
		 * 最後一個直接賦值便可
		 */
		randomNumbers[num - 1] = remainingNum;

		return randomNumbers;
	}

 

詳細代碼及某次測試運行結果以下：io

 

import java.util.Random;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

/**
 * @author wangmengjun
 *
 */
public class RandomExample_1 {

	/***
	 * <p>
	 * 隨機產生和爲sum(如10)的num(如5)個正整數
	 * </p>
	 * 
	 * @param num
	 *            指望產生的隨機數個數
	 * @param sum
	 *            全部產生隨機數的和
	 * @return 返回知足和爲sum的num個隨機正整數組成的數組
	 */
	public Integer[] random(int num, int sum) {

		/**
		 * Step1: 驗證參數正確性
		 */
		if (num < 1) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能小於1");
		}
		if (sum < num) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能大於和sum");
		}
		if (sum <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException("sum須要爲正整數");
		}

		/**
		 * Step2: 0~sum之間隨機產生num-1個不一樣的刻度
		 */
		Random rand = new Random();
		Set<Integer> locations = new TreeSet<>();
		while (locations.size() < num - 1) {
			locations.add(rand.nextInt(sum - 1) + 1);
		}

		locations.add(0);
		locations.add(sum);

		/**
		 * Step3: 計算出相鄰刻度的差，計算出來的長度就能夠表明一個隨機數
		 */
		Integer[] locationsArray = locations.toArray(new Integer[] {});
		Integer[] resultArray = new Integer[num];
		for (int i = 0; i < num; i++) {
			resultArray[i] = locationsArray[i + 1] - locationsArray[i];
		}
		
		return resultArray;
	}

	/***
	 * <p>
	 * 隨機產生和爲sum(如10)的num(如5)個正整數
	 * </p>
	 * 
	 * @param num
	 *            指望產生的隨機數個數
	 * @param sum
	 *            全部產生隨機數的和
	 * @return 返回知足和爲sum的num個隨機正整數組成的數組
	 */
	public int[] random2(int num, int sum) {

		/**
		 * Step1: 驗證參數正確性
		 */
		if (num < 1) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能小於1");
		}
		if (sum < num) {
			throw new IllegalArgumentException("產生隨機數個數的num不能大於和sum");
		}
		if (sum <= 0) {
			throw new IllegalArgumentException("sum須要爲正整數");
		}

		/**
		 * 若是隻有一個 直接返回
		 */
		if (num == 1) {
			return new int[] { sum };
		}
		
		/**
		 * Step2: 鋸木頭的方法
		 */

		Random rand = new Random();

		int[] randomNumbers = new int[num];

		// 剩餘數
		int remainingNum = sum;
		for (int i = 0; i < num - 1; i++) {
			/**
			 * 能夠鋸掉可選值 
			 * remaining - (num - (i+1)) + 1 =  remainingNum - num + i + 1
			 */
			int randNum = rand.nextInt(remainingNum - num + i + 1) + 1;
			remainingNum -= randNum;
			randomNumbers[i] = randNum;
		}

		/**
		 * 最後一個直接賦值便可
		 */
		randomNumbers[num - 1] = remainingNum;

		return randomNumbers;
	}

}

 

import java.util.Arrays;

/**
 * @author wangmengjun
 *
 */
public class Main {

	public static void main(String[] args) {

		RandomExample_1 example1 = new RandomExample_1();
		int num = 6;
		int sum = 30;
		System.out.println(String.format("隨機產生和爲%d的%d個正整數", sum, num));
		for (int i = 1; i <= 10; i++) {
			System.out.println(String.format("第%d遍random()產生結果 -- %s", i,
					Arrays.toString(example1.random(num, sum))));
			System.out.println(String.format("第%d遍random2()產生結果 -- %s", i,
					Arrays.toString(example1.random2(num, sum))));
		}
	}

}

 

隨機產生和爲30的6個正整數

第1遍random()產生結果 -- [2, 4, 4, 6, 5, 9]

第1遍random2()產生結果 -- [24, 1, 2, 1, 1, 1]

第2遍random()產生結果 -- [6, 4, 1, 1, 6, 12]

第2遍random2()產生結果 -- [17, 1, 5, 5, 1, 1]

第3遍random()產生結果 -- [1, 15, 1, 6, 3, 4]

第3遍random2()產生結果 -- [2, 4, 1, 7, 9, 7]

第4遍random()產生結果 -- [16, 1, 1, 4, 5, 3]

第4遍random2()產生結果 -- [11, 4, 6, 5, 1, 3]

第5遍random()產生結果 -- [4, 4, 6, 7, 4, 5]

第5遍random2()產生結果 -- [6, 13, 1, 3, 6, 1]

第6遍random()產生結果 -- [10, 1, 16, 1, 1, 1]

第6遍random2()產生結果 -- [18, 7, 2, 1, 1, 1]

第7遍random()產生結果 -- [4, 1, 10, 8, 2, 5]

第7遍random2()產生結果 -- [8, 6, 6, 4, 3, 3]

第8遍random()產生結果 -- [1, 6, 3, 8, 1, 11]

第8遍random2()產生結果 -- [4, 7, 3, 7, 2, 7]

第9遍random()產生結果 -- [3, 5, 13, 3, 1, 5]

第9遍random2()產生結果 -- [13, 4, 1, 4, 2, 6]

第10遍random()產生結果 -- [4, 5, 12, 3, 3, 3]

第10遍random2()產生結果 -- [17, 3, 7, 1, 1, 1]

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