本篇的最原始形態是來源于我早年做的一個Java SE應用軟件，它是用來模擬彩票投注站的選好軟件的。應為在早年Java SE中用swing做界面布局是一件比較痛苦的事情，所以后來我重新用C#做了一個。這個問題的原型就是解決雙色球隨機選號的問題，我們知道雙色球紅色球共包含1到33這33個紅色號碼球及1到16這16個藍色號碼球，一注雙色球號碼應包括6個紅色球號碼和1個藍色球號碼。藍色號碼球很好解決，隨機從1到16這16個數字中隨機選取一個就行了。但是紅色球就存在這樣一樣問題，每次選取的紅色球不能與本注中已經選取的號碼重復，這個問題歸結為生成不重復隨機數問題。

　　在本篇我就怎么生成不重復的紅色球展開討論。

　　解題思路一

　　在早期的Java中不包含泛型，只能使用ArrayList，所以我是用ArrayList來實現的。在Java中的ArrayList和C#中的ArrayList在用法上是很相似的（這就是為什么高手經常說掌握一門語言之后再去掌握另一門語言是很容易的事情，應為思想是相通的，呵呵）。在這里我最想想到的就是使用循環，每次循環中隨機生成一個隨機數，判斷一下這個隨機數是否已經在本注中使用，如果沒有使用就將這個號碼保存到結果中去，反之則進行下一輪循環，循環的結束條件就是生成了滿足要求的6個數字。接觸到泛型之后，我知道在這里我所使用的數據類型是int類型（當然也可以使用byte類型），如果使用ArrayList保存int這樣的值類型數據會存在著裝箱和拆箱操作，帶來不必要的性能損失，所以針對這種集合中數據類型單一的情況可以考慮泛型集合，于是得到了下面的代碼：

　　/// <summary>     

　　/// 從1到33中任意選取不重復的6個隨機數  &nbsp;  

　　/// </summary>&nbsp;    

　　/// <returns>&lt;/returns>  &nbsp;  

　　public List<int> GenerateNumber1()     

　　{     

　　  &nbsp; //用于保存返回的結果     

　　    List<int> result&nbsp;= new List<int>(6);     

　　    Random random = new Random(); &nbsp;   

　　    int temp = 0;     

　　    //如果返回的結果集合中實際的元素個數小于6個     

　　    while (result.Count < 6)     

　　   &nbsp;{     

　　        //在[1,34)區間任意取一個隨機整數     

　　        temp&nbsp;= random.Next(1, 34);     

　　 &nbsp;      if (!result.Contains(temp))     

　　        { &nbsp;   

　　&nbsp;       &nbsp;   //如果在結果集合中不存在這個數，則添加這個數     

　　       &nbsp;    result.Add(temp);     

　　        } ;    

　　  &nbsp; }     

　　&nbsp;   //result.Sort();//對返回結果進行排序 &nbsp;   

　　   &nbsp;return result;     

　　當然，上面這種思路是可以實現的，但是每次隨機生成一個隨機數都要判斷在結果集合中是否已經存在這個數，如果存在還要繼續下一個循環，這樣一來并不是每一輪循環都能生成一個有效（即不重復）的隨機數，并且result.Contains(temp)盡管看起來只有一句，但實際在內部還是要通過循環來判斷，效率還是較低。假如有一天有個人看到這篇文章，他想：很好，我終于可以試試了，我要從1到10000個數中取出9999個不重復的隨機數，用上面的這個方法，可能很長時間都得不到結果（不要以為沒有這樣的人，我就遇見多多次不會變通的人，實際上最好的解決辦法就是從10000中隨機去掉一個就可以了，而不是照搬上面的套路）。

　　解題思路二

　　剛才說到在方法一中并不是每一輪循環都能生成一個有效的、不重復的隨機數，那么有沒有這樣的辦法，保證每一輪循環都能生成一個有效地、不重復的隨機數呢？答案是有的。

　　具體做法是這樣的，我們將初始化一個容器集合，在這個容器集合中包含了所有可能的值，然后每次隨機從這個容器集合中隨機選取一個值保存到結果集合中去，之后我們就從容器集合中將這個已經使用過的值刪除掉，然后再進行下一輪的循環。既然都已經從容器集合中刪除掉了，自然在下一輪循環中隨機從容器集合中取一個值，這個值自然不會重復了。因為這個集合的容量是可變的，那么自然也是使用泛型集合了，代碼如下：

　　/// <summary>     

　　/// 從1到33中任意選取不重復的6個隨機數&nbsp;    

　　/// </summary>    &nbsp;

　　/// <returns&gt;</returns> &nbsp;   

　　public&nbsp;List<int> GenerateNumber2()     

　　{     

　　    //用于存放1到33這33個數&nbsp;    

　　  &nbsp; List<int> container = new List<int>(33);     

　　    //用于保存返回結果    &nbsp;

　　    List<int> result = new List<int>(6);&nbsp;    

　　    Random&nbsp;random = new Random();     

　　&nbsp;   for (int i = 1; i&nbsp;<= 33; i++)     

　　 ;   {     

　　        container.Add(i);  &nbsp;  

　　    }     

　　 &nbsp;  int index = 0;&nbsp;    

　　    ;int value = 0;     

　　    for (int i = 1; i <;= 6; i++)     

　　&nbsp;   {     

　　        //從[1,container.Count + 1)中取一個隨機值，保證這個值不會超過container的元素個數     

　　 &nbsp;      index = random.Next(1, container.Count + 1);     

　　      &nbsp; //以隨機生成的值作為索引取container中的值     

　　 ;       value = container[index];     

　　  &nbsp;&nbsp;    //將隨機取得值的放到結果集合中     

　　    &nbsp;   ;result.Add(value);     

　　        //從容器集合中刪除這個值，這樣會導致container.Count發生變化     

　　        container.RemoveAt(index);     

　　        //注意這一句與上面一句能達到同樣效果，但是沒有上面一句快     

　　        //container.Remove(value);&nbsp;    

　　 &nbsp;&nbsp; }     

　　   &nbsp;//result.Sort();排序     

　　    return result;    &nbsp;

　　}

　　經過這么一改動，確實能做到每次循環都能生成一個唯一的有效的不重復的數，這樣一來就能做到在M個數中選取N個數時只需要循環M×N次就可以了（M＞N，并且都是正整數）。不過也有人會說，我現在還在維護一個.NET1.1的項目，我這里也有類似的需求，可是在.NET2.0以下版本中是沒有泛型的，你能給我想個辦法嗎？我的答案是可以的。

　　解題方法三

　　在這個方法中我們不適用泛型集合，只使用數組，這樣一來這種做法就可以適用于C、Java、PHP等語言和.NET1.1中了。

　　思路如下，首先使用一個數組作為存儲所有可能值的容器集合，然后通過循環每次生成一個隨機值，這個值將來會作為下標來訪問容器集合中的數值。因為數組是不可變集合，我們不能將已經使用數值從數組中刪除，并且它們是簡單的數據類型我們不可能給每個數值增加一個屬性表示數值是否已經被使用過了，那該怎么辦呢？辦法就是每次從可用的下標集合中隨機生成一個值，然后以這個值作為索引從容器集合中得到相應的值保存到結果集合中，除此之外再將這個已經使用過的值與數組中最后一個沒有使用到的值互換位置，然后下一輪再在所有沒有使用過的值中重新再取一個值。代碼如下：

　　public int[] GenerateNumber3() &nbsp;   

　　{     

　　    //用于存放1到33這33個數     

　　    int[] container =&nbsp;new int[33];     

　　&nbsp;   //用于保存返回結果  &nbsp;  

　　    int[] result = new ;int[6];  &nbsp;  

　　 &nbsp;  Random random = new Random();     

　　 &nbsp;  for (int i = 1; i <= 33; i++)     

　　 &nbsp;  { &nbsp;   

　　        container[i - 1] = i; &nbsp;   

　　    }     

　　    int index = 0;     

　　   &nbsp;int value = 0; &nbsp;   

　　    for (int i&nbsp;= 0; i < 6; i++)     

　　   &nbsp;{  &nbsp;  

　　       &nbsp;//從[1,container.Count + 1)中取一個隨機值，保證這個值不會超過container的元素個數     

　　        index = random.Next(1, container.Length-1-i); &nbsp;   

　　        //以隨機生成的值作為索引取container中的值  &nbsp;  

　　      &nbsp; value = container[index];     

　　   ;     //將隨機取得值的放到結果集合中     

　　    ;    result[i]=value;     

　　        //將剛剛使用到的從容器集合中移到末尾去 ;    

　　        container[index] = container[container.Length - i-1];     

　　      ; &nbsp;//將隊列對應的值移到隊列中     

　　        container[container.Length - i-1] = value;     

　　 ;   }     

　　    //result.Sort();排序     

　　  &nbsp; return result;     

　　} 
 

　　這樣一來，問題得到了解決了。這種做法也可以移植到不支持泛型的版本或者語言當中。

　　再來一點變動

　　上面我們處理的都是連續的情況，假如萬一讓我們在不連續的集合中隨機選擇5個不重復的，比如在某個班50個學生中隨機抽取5個學生來，貌似上面的做法不行了？其實不然，依然可以沿用這種思路，比如使用上面的第三種辦法即GenerateNumber3()，無非就是聲明一個字符串數組，在這個字符串數組中存放全班所有同學的姓名，然后按照下標來隨機取5個姓名即可（具體代碼這里省略）。

　　不過對這種情況還有不同的，比如在快女和春晚中都有短信投票的環節，最后會從所有發送短信的手機號中隨機抽取幾個手機號碼作為中獎號碼（為了簡化，將一號多投的情況視作一次，并且假設沒有廉租房“連號”的“公平”情況），可能有人會想到照搬上面的情況。實際上在這種情況下不適合，有可能隨機數的集合相當大，這樣就不適合在內存中存儲了，可以考慮使用數據庫存儲然后利用數據庫的隨機函數，在不同的數據庫中取隨機記錄的函數可能會不同。比如在MySQL中如下（假設表名為table_name)：

　　select * from `table_name` order by rand() limit 0,10

　　而在SQL Server中會是如下（假設表名為table_name)：

　　select top 10 * from [table_name] order by newid()

　　至于在Oracle中如何隨機抽取記錄，大家google一下吧。

　　當然，這個情況還可以再復雜一下，可能電視臺針對短信參與的用戶要分一二三等獎，一等獎1名，二等獎2名，三等獎3名，紀念獎50名，那么情況就會稍微再復雜一點，不過也就是再增加一個字段而已，這個字段表示當前的號碼是否已經中過獎，每次選取號碼時只選擇那些未曾中獎過的號碼即可。

　　總結

　　關于不重復隨機數生成的問題我在七八年前就遇到過，四五年前的時候曾經做過總結，最近看到有人在討論這個問題，于是就又重新撿起這個話題了。現在撿起這個話題的目的不是想再簡單介紹可能的幾種算法，而是從思路上去說明，并且將情況慢慢復雜化，想要說明的是程序員們（不限于.NET程序員）不要用固定的思路去解決問題，可能同樣的要求在不同的場合下會有不同的做法。明白了思路才能真正做到以不變應萬變，學會一兩個控件的用法或者多指導一兩個API并不算什么本領，能夠在遇到以前沒有碰到過的問題時迅速簡化解決思路才是本領，另一種本領就是遇到錯誤時如何快速根據經驗定位錯誤產生原因的本領。