Java代码：生成n个随机数，它们的和为x？

Question

我正在制作一个音乐生成程序，需要从0.125、0.25和0.5中选择一组x个随机数，使它们的和为1。我无法想出一种既能保留随机元素又能整洁地完成此操作的方法。

谢谢！

- neutrino

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好听的音乐有着一定的模式（我个人的看法）。也许你想要一个比“随机”更复杂的计划。 - Atreys

是的，谢谢！我正在做这个，我正在制作随机图案，然后通过一些变化来重复它们。 - neutrino

Answer 1

只需列举所有可能总和为1的组合（并不是很多），并将它们存储在数组中。 然后只需为该数组计算一个随机索引号以获取随机组合。

- MicSim

Answer 2

有9种组合可以加起来得到1。如果您完全不关心顺序，那么只需在1和9之间随机选择一个数字即可。

• {.5，.5}
• {.5，.25，.25}
• {.5，.25，.125，.125}
• {.5，.125，.125，.125，.125}
• {.25，.25，.25，.25}
• {.25，.25，.25，.125，.125}
• {.25，.25，.125，.125，.125，.125}
• {.25，.125，.125，.125，.125，.125，.125}
• {.125，.125，.125，.125，.125，.125，.125，.125}

如果您关心顺序，则需要排列。集合{.5，.25，.25}有3！个排列：

• .5, .25, .25
• .5, .25, .25
• .25, .5, .25
• .25, .5, .25
• .25, .25, .5
• .25, .25, .5

然而，您可能只想计算唯一的排列。

• .5, .25, .25
• .25, .5, .25
• .25, .25, .5

对于每个集合，您可以使用像这样的算法来生成唯一的排列。 http://www.kerrywong.com/2006/04/14/generating-unique-permutations-programmatically/

一旦您知道所有排列（或唯一排列），就可以使用随机数选择其中一个排列。

- user761552

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啊，太棒了，这是一个有趣的看法！ - neutrino

Answer 3

如果您关心以后扩展值，您可能需要考虑更动态的方法。避免硬编码值和逻辑。以下解决方案可能有所帮助。在下面的示例中，最大值1是可配置的，可以用于相加的值集也是可配置的。加载列表（从文件或输入）然后程序就可以运行了。这假设在运行之前已将列表按最低到最高值排序。

public class MusicGeneration{

    private List<Double> values = new ArrayList<Double>();
    Random rand = new Random();
    private double max_value = 0;

    public MusicGeneration() {
        max_value = 10;
        values.add(0.125);
        values.add(0.25);
        values.add(0.5);
        values.add(0.75);
    }

    private void createMusic() {
        double total = 0;

        while (total < max_value) {
            int i = rand.nextInt(maxChoice(total));
            System.out.println("Picked :: " + values.get(i));

            total += values.get(i);
            System.out.println("Total :: " + total);
        }
    }

    private int maxChoice(double total) {
        int size = values.size() - 1;

        while (size > 0) {
            if ((max_value - total) >= values.get(size)) {
                System.out.println("Returning " + (size + 1));
                return (size + 1);
            }
            size--; 
        }
        return 1;
    }

    public static void main(String args[]) {
        MusicGeneration play = new MusicGeneration();
        play.createMusic();
    }
}

- Sean

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是的，绝对希望未来版本能有这样动态的功能。谢谢！ - neutrino

Answer 4

一种迭代解决方案，如果可能性太大，则可以轻松地进行泛化。
只需检查每个步骤可以合法的数字，并根据其生成下一个数字。

Java 代码：

static Random random = new Random();
public static double getRandom(double[] l) {
    int i = random.nextInt(l.length);
    return l[i];
}
public static List<Double> getRandNums() {
    List<Double> l = new LinkedList<Double>();
    double x = 1;
    double[] arr1 = { 0.125, 0.25, 0.5 };
    double[] arr2 = { 0.125, 0.25 };
    double[] arr3 = { 0.125 };
    double r;
    while (x > 0) { 
        if (x >= 0.5) {
            r = getRandom(arr1);
        } else if (x >= 0.25) {
            r = getRandom(arr2);
        } else { 
            r = getRandom(arr3);
        }
        l.add(r);
        x -= r;
    }
    return l;
}

- amit

Answer 5

创建一个数组，存储这三个双精度浮点数：0.125、0.25、0.5。然后生成一个1-3之间的数字，使用它作为数组的索引，并将结果与您目前为止的总和相加，与1进行比较。如果小于1，则将它们相加并继续执行。如果等于1，则停止程序。如果大于1，则生成另一个随机索引。

- lettucemode

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如果大于目标值，您应该从数组中删除返回的数字，因为它显然太大了，所以没有必要再尝试使用这个数字。 - JB Nizet

MicSim所发布的解决方案将需要更多的存储空间，但可以减少运行时间。你自己决定吧。 - lettucemode