Java中生成不重复随机数的四种方法举例详解

目录

• 摘要：
•  一、需求场景分析
•  二、具体实现方法
• 方法1：使用`Collections.shuffle`打乱顺序
• 方法2：通过`Set`去重
• 方法3：动态移除已选值
• 方法4：Java 8 Stream API（简洁写法）
• 三、性能与注意事项
• 四、总结

摘要：

在Java开发中，生成不重复的随机数是常见的需求，例如抽奖、随机抽样等场景。本文提供四种高效实现方案，涵盖不同范围与数据量的场景，并附完整代码示例。

 一、需求场景分析qSfoqcm

生成不重复随机数的核心问题是“如何避免重复”。根据不同的范围与生成数量，我们需要选择不同的策略：

-范围小且需全覆盖（如1~100）：适合预生成后打乱顺序。

-范围大但数量少（如1~100000取10个）：适合动态生成并去重。

-中等范围动态生成（如1~1000取100个）：适合逐步移除已选值。

 二、具体实现方法

方法1：使用`Collections.shuffle`打乱顺序

适用场景：固定范围内生成所有值的不重复序列（如洗牌算法）。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class ShuffleDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 1, max = 100;
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = min; i <= max; i++) {
            numbers.add(i);
        }
        Collections.shuffle(numbers); // 关键：随机打乱顺序
        
        // 获取前10个不重复值
        numbers.stream().limit(10).forEach(System.out::println);
    }
}

优点：时间复杂度O(n)，效率极高。  

缺点：需预先生成所有值，内存占用高。

方法2：通过`Set`去重

适用场景：从大范围中生成少量随机数（如从1~100000中取10个）。

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

public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 1, max = 100_000, count = 10;
        Set<Integer> uniqueNumbers = new HashSet<>();
        Random random = new Random();

        while (uniqueNumbers.size() < count) {
            int num = random.nextInt(max - min + 1) + min;
    www.devze.com        uniqueNumbers.add(num); // Set自动去重
        }

        uniqueNumbers.forEach(System.out::println);
    }
}

优点：内存占用低。  

缺点：生成数量接近范围上限时性能骤降。

方法3：动态移除已选值

适用场景：中等范围动态生成（如从1~1000中取500个）。

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

public class PoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 1, max = 1000, count = 10;
        List<Integer> pool = new ArrayList<>();
        for (int i = min; i <= max; i++) {
            pool.add(i);
        }

        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            int index = random.nextInt(pool.size());
            int num = pool.remove(index); // 移除已选值
            System.out.println(num);
        }
    }
}

优点：避免重复碰撞问题。  

缺点：频繁操作List可能导致性能下降。

方法4：Java 8 Stream API（简洁写法）

适用场景：快速生成少量不重复值。

import java.util.Random;
import java.util.stream.IntStream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 1, max = 100, count = 10;
        Random random = new Random();

        IntStream.generate(() -> random.nextInt(max - min + 1) + min)
                .distinct()     // 去重
                .limit(count)   // 限制数量
                .forEach(System.out::println);
    }
}

优点：代码简洁，适合函数式编程。  编程

缺点：不适用于生成数量接近范围上限的场景。

三、性能与注意事项

1. 范围与数量的关系**：必须满足 `count ≤ (max - min + 1)`，否则代码会陷入死循环。

2. 线程安全：多线程环境下建议使用 `ThreadLocalRandom`。

3. 性编程能对比：

   - 最优场景：`Collections.shuffle` > 动态移除 > Set > Stream

   - 最差场景：（如生成999/1000个值）：动态移除 > `Collections.shuffle` > Set > Stream

四、总结

| 方法                | 适用场景                                            | 推荐指数 |

| `Collections.shuffle`  | 小范围全覆盖                            | ⭐⭐⭐⭐   |

| `Set`去重                   | 大范围取少量值                        | ⭐⭐⭐     |

| 动态移除                   | 中等范围动态取值                     | ⭐⭐⭐⭐   |

| Stream API               | 代码简洁且数量远小于范围       | ⭐⭐      |

建议根据实际需求选择最合适的方法，避免因算法选择不当导致性能问题。

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