Java中生成不重復隨機數(shù)的四種方法舉例詳解

更新時間：2025年04月10日 08:31:58 作者：索大l

在Java編程中獲取隨機數(shù)是常見的需求,這篇文章主要介紹了Java中生成不重復隨機數(shù)的四種方法,文中通過代碼介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下

摘要：

在Java開發(fā)中，生成不重復的隨機數(shù)是常見的需求，例如抽獎、隨機抽樣等場景。本文提供四種高效實現(xiàn)方案，涵蓋不同范圍與數(shù)據(jù)量的場景，并附完整代碼示例。

一、需求場景分析

生成不重復隨機數(shù)的核心問題是“如何避免重復”。根據(jù)不同的范圍與生成數(shù)量，我們需要選擇不同的策略：

-范圍小且需全覆蓋（如1~100）：適合預生成后打亂順序。

-范圍大但數(shù)量少（如1~100000取10個）：適合動態(tài)生成并去重。

-中等范圍動態(tài)生成（如1~1000取100個）：適合逐步移除已選值。

二、具體實現(xiàn)方法

方法1：使用`Collections.shuffle`打亂順序

適用場景：固定范圍內(nèi)生成所有值的不重復序列（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); // 關(guān)鍵：隨機打亂順序
        
        // 獲取前10個不重復值
        numbers.stream().limit(10).forEach(System.out::println);
    }
}

優(yōu)點：時間復雜度O(n)，效率極高。

缺點：需預先生成所有值，內(nèi)存占用高。

方法2：通過`Set`去重

適用場景：從大范圍中生成少量隨機數(shù)（如從1~100000中取10個）。

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;
            uniqueNumbers.add(num); // Set自動去重
        }

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

優(yōu)點：內(nèi)存占用低。

缺點：生成數(shù)量接近范圍上限時性能驟降。

方法3：動態(tài)移除已選值

適用場景：中等范圍動態(tài)生成（如從1~1000中取500個）。

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); // 移除已選值
            System.out.println(num);
        }
    }
}

優(yōu)點：避免重復碰撞問題。

缺點：頻繁操作List可能導致性能下降。

方法4：Java 8 Stream API（簡潔寫法）

適用場景：快速生成少量不重復值。

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)   // 限制數(shù)量
                .forEach(System.out::println);
    }
}

優(yōu)點：代碼簡潔，適合函數(shù)式編程。

缺點：不適用于生成數(shù)量接近范圍上限的場景。

三、性能與注意事項

1. 范圍與數(shù)量的關(guān)系**：必須滿足 `count ≤ (max - min + 1)`，否則代碼會陷入死循環(huán)。

2. 線程安全：多線程環(huán)境下建議使用 `ThreadLocalRandom`。

3. 性能對比：

- 最優(yōu)場景：`Collections.shuffle` > 動態(tài)移除 > Set > Stream

- 最差場景：（如生成999/1000個值）：動態(tài)移除 > `Collections.shuffle` > Set > Stream

四、總結(jié)

| 方法 | 適用場景 | 推薦指數(shù) |

| `Collections.shuffle` | 小范圍全覆蓋 | ???? |
| `Set`去重 | 大范圍取少量值 | ??? |
| 動態(tài)移除 | 中等范圍動態(tài)取值 | ???? |
| Stream API | 代碼簡潔且數(shù)量遠小于范圍 | ?? |

建議根據(jù)實際需求選擇最合適的方法，避免因算法選擇不當導致性能問題。

到此這篇關(guān)于Java中生成不重復隨機數(shù)的四種方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java生成不重復隨機數(shù)方法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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