Java实现4种微信抢红包算法(小结)

目录

• 概述
• 一、剩余金额随机法
• 二、二倍均值法(微信红包采用此法)
• 三、整体随机法
• 四、割线法

概述

14年微信推出红包功能以后，很多公司开始上自己的红包功能，到现在为止仍然有很多红包开发的需求，实现抢红包算法也是面试常考题。

要求：

• 保证每个红包最少分得0.01元
• 保证每个红包金额概率尽量均衡
• 所有红包累计金额登于红包总金额

本文提供4中红包算法及Java代码实现demo，仅供参考。其中每种算法测试场景为：0.1元10个包，1元10个包，100元10个包，1000元10个包。

一、剩余金额随机法

以10元10个红包为例，去除每个红包的最小金额后，红包剩余9.9元；

• 第一个红包在[0,9.9]范围随机，假设随机得1元，则第一个红包金额为1.1元，红包剩余8.9元。
• 第二个红包在[0,8.9]范围随机，假设随机得1.5元，则第二个红包金额为1.6元，红包剩余7.4元。
• 第三个红包在[0,7.4]范围随机，假设随机得0.5元，则第三个红包金额为0.6元，红包剩余6.9元。
• 以此类推。

public static void main(String[] args) {
    //初始化测试场景
    BigDecimal[][] rrr = {
            {new BigDecimal("0.1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("100"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1000"), new BigDecimal("10")}
    };
    BigDecimal min = new BigDecimal("0.01");
    //测试个场景
    for (BigDecimal[] decimals : rrr) {
        final BigDecimal amount = decimals[0];
        final BigDecimal num = decimals[1];
        System.out.println(amount + "元" + num + "个人抢=======================================================");
        test1(amount, min, num);
    }
}

private static void test1(BigDecimal amount, BigDecimal min, BigDecimal num) {
    BigDecimal remain = amount.subtract(min.multiply(num));
    final Random random = new Random();
    final BigDecimal hundred = new BigDecimal("100");
    BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;
    BigDecimal redpeck;
    for (int i = 0; i < num.intValue(); i++) {
        final int nextInt = random.nextInt(100);
        if (i == num.intValue() - 1) {
            redpeck = remain;
        } else {
            redpeck = new BigDecimal(nextInt).multiply(remain).divide(hundred, 2, RoundingMode.FLOOR);
        }
        if (remain.compareTo(redpeck) > 0) {
            remain = remain.subtract(redpeck);
        } else {
            remain = BigDecimal.ZERO;
        }
        sum = sum.add(min.add(redpeck));
        System.out.println("第" + (i + 1) + "个人抢到红包金额为：" + min.add(redpeck));
    }
    System.out.println("校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：" + (amount.compareTo(sum) == 0));
}

测试结果如下:可以看出此算法有明显缺陷，即：先领取的红包金额较大，后领取的红包金额较小，这就使得抢红包便的不公平。
0.1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.01
第2个人抢到红包金额为：0.01
第3个人抢到红包金额为：0.01
第4个人抢到红包金额为：0.01
第5个人抢到红包金额为：0.01
第6个人抢到红包金额为：0.01
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.01
第10个人抢到红包金额为：0.01
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.09
第2个人抢到红包金额为：0.28
第3个人抢到红包金额为：0.19
第4个人抢到红包金额为：0.20
第5个人抢到红包金额为：0.15
第6个人抢到红包金额为：0.02
第7个人抢到红包金额为：0.03
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.01
第10个人抢到红包金额为：0.02
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
100元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：19.99
第2个人抢到红包金额为：29.58
第3个人抢到红包金额为：38.27
第4个人抢到红包金额为：11.85
第5个人抢到红包金额为：0.11
第6个人抢到红包金额为：0.13
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.03
第10个人抢到红包金额为：0.02
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1000元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：60.00
第2个人抢到红包金额为：695.54
第3个人抢到红包金额为：229.72
第4个人抢到红包金额为：8.95
第5个人抢到红包金额为：0.29
第6个人抢到红包金额为：4.64
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.69
第9个人抢到红包金额为：0.12
第10个人抢到红包金额为：0.04
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true

二、二倍均值法(微信红包采用此法)

还是以10元10个红包为例，去除每个红包的最小金额后，红包剩余9.9元，二倍均值计算公式：2 * 剩余金额/剩余红包数

• 第一个红包在[0,1.98]范围随机，假设随机得1.9，则第一个红包金额为2.0，红包剩余8元。
• 第二个红包在[0,2]范围随机，假设随机的1元，则第二个红包金额为1.1元，红包剩余7元。
• 第三个红包在[0,2]范围随机，假设随机的0.5元，则第三个红包金额为0.6元，红包剩余5.5元。
• 以此类推。

public static void main(String[] args) {
    //初始化测试场景
    BigDecimal[][] rrr = {
            {new BigDecimal("0.1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("100"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1000"), new BigDecimal("10")}
    };
    BigDecimal min = new BigDecimal("0.01");
    //测试个场景
    for (BigDecimal[] decimals : rrr) {
        final BigDecimal amount = decimals[0];
        final BigDecimal num = decimals[1];
        System.out.println(amount + "元" + num + "个人抢=======================================================");
        test2(amount, min, num);
    }
}

private static void test2(BigDecimal amount,BigDecimal min ,BigDecimal num){
    BigDecimal remain = amount.subtract(min.multiply(num));
    final Random random = new Random();
    final BigDecimal hundred = new BigDecimal("100");
    final BigDecimal two = new BigDecimal("2");
    BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;
    BigDecimal redpeck;
    for (int i = 0; i < num.intValue(); i++) {
        final int nextInt = random.nextInt(100);
        if(i == num.intValue() -1){
            redpeck = remain;
        }else{
            redpeck = new BigDecimal(nextInt).multiply(remain.multiply(two).divide(num.subtract(new BigDecimal(i)),2,RoundingMode.CEILING)).divide(hundred,2, RoundingMode.FLOOR);
        }
        if(remain.compareTo(redpeck) > 0){
            remain = remain.subtract(redpeck);
        }else{
            remain = BigDecimal.ZERO;
        }
        sum = sum.add(min.add(redpeck));
        System.out.println("第"+(i+1)+"个人抢到红包金额为："+min.add(redpeck));
    }
    System.out.println("校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果："+amount.compareTo(sum));
}

测试结果如下:此算法很好的保证了抢红包几率大致均等。
0.1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.01
第2个人抢到红包金额为：0.01
第3个人抢到红包金额为：0.01
第4个人抢到红包金额为：0.01
第5个人抢到红包金额为：0.01
第6个人抢到红包金额为：0.01
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.01
第10个人抢到红包金额为：0.01
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
100元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：6.20
第2个人抢到红包金额为：7.09
第3个人抢到红包金额为：10.62
第4个人抢到红包金额为：18.68
第5个人抢到红包金额为：18.74
第6个人抢到红包金额为：2.32
第7个人抢到红包金额为：15.44
第8个人抢到红包金额为：5.43
第9个人抢到红包金额为：15.16
第10个人抢到红包金额为：0.32
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.08
第2个人抢到红包金额为：0.05
第3个人抢到红包金额为：0.17
第4个人抢到红包金额为：0.17
第5个人抢到红包金额为：0.08
第6个人抢到红包金额为：0.06
第7个人抢到红包金额为：0.18
第8个人抢到红包金额为：0.10
第9个人抢到红包金额为：0.02
第10个人抢到红包金额为：0.09
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1000元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：125.99
第2个人抢到红包金额为：165.08
第3个人抢到红包金额为：31.90
第4个人抢到红包金额为：94.78
第5个人抢到红包金额为：137.79
第6个人抢到红包金额为：88.89
第7个人抢到红包金额为：156.44
第8个人抢到红包金额为：7.97
第9个人抢到红包金额为：151.01
第10个人抢到红包金额为：40.15
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true

三、整体随机法

还是以10元10个红包为例，随机10个数，红包金额公式为：红包总额 * 随机数/随机数总和，假设10个随机数为[5,9,8,7,6,5,4,3,2,1],10个随机数总和为50，

• 第一个红包10*5/50，得1元。
• 第二个红包10*9/50，得1.8元。
• 第三个红包10*8/50，得1.6元。
• 以此类推。

public static void main(String[] args) {
    //初始化测试场景
    BigDecimal[][] rrr = {
            {new BigDecimal("0.1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("100"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1000"), new BigDecimal("10")}
    };
    BigDecimal min = new BigDecimal("0.01");
    //测试个场景
    for (BigDecimal[] decimals : rrr) {
        final BigDecimal amount = decimals[0];
        final BigDecimal num = decimals[1];
        System.out.println(amount + "元" + num + "个人抢=======================================================");
        test3(amount, min, num);
    }
}

private static void test3(BigDecimal amount,BigDecimal min ,BigDecimal num){
    final Random random = new Random();
    final int[] rand = new int[num.intValue()];
    BigDecimal sum1 = BigDecimal.ZERO;
    BigDecimal redpeck ;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < num.intValue(); i++) {
        rand[i] = random.nextInt(100);
        sum += rand[i];
    }
    final BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(sum);
    BigDecimal remain = amount.subtract(min.multiply(num));
    for (int i = 0; i < rand.length; i++) {
        if(i == num.intValue() -1){
            redpeck = remain;
        }else{
            redpeck = remain.multiply(new BigDecimal(rand[i])).divide(bigDecimal,2,RoundingMode.FLOOR);
        }
        if(remain.compareTo(redpeck) > 0){
            remain = remain.subtract(redpeck);
        }else{
            remain = BigDecimal.ZERO;
        }
        sum1= sum1.add(min.add(redpeck));
        System.out.println("第"+(i+1)+"个人抢到红包金额为："+min.add(redpeck));
    }

    System.out.println("校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果："+(amount.compareTo(sum1)==0));
}

测试结果如下:此算法随机性较大。
0.1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.01
第2个人抢到红包金额为：0.01
第3个人抢到红包金额为：0.01
第4个人抢到红包金额为：0.01
第5个人抢到红包金额为：0.01
第6个人抢到红包金额为：0.01
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.01
第10个人抢到红包金额为：0.01
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
100元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：2.35
第2个人抢到红包金额为：14.12
第3个人抢到红包金额为：5.74
第4个人抢到红包金额为：6.61
第5个人抢到红包金额为：0.65
第6个人抢到红包金额为：10.97
第7个人抢到红包金额为：9.15
第8个人抢到红包金额为：7.93
第9个人抢到红包金额为：1.31
第10个人抢到红包金额为：41.17
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.10
第2个人抢到红包金额为：0.02
第3个人抢到红包金额为：0.12
第4个人抢到红包金额为：0.03
第5个人抢到红包金额为：0.05
第6个人抢到红包金额为：0.12
第7个人抢到红包金额为：0.06
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.04
第10个人抢到红包金额为：0.45
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1000元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：148.96
第2个人抢到红包金额为：116.57
第3个人抢到红包金额为：80.49
第4个人抢到红包金额为：32.48
第5个人抢到红包金额为：89.39
第6个人抢到红包金额为：65.60
第7个人抢到红包金额为：20.77
第8个人抢到红包金额为：16.03
第9个人抢到红包金额为：36.79
第10个人抢到红包金额为：392.92
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true

四、割线法

还是以10元10个红包为例，在(0,10)范围随机9个间隔大于等于0.01数，假设为[1,1.2,2,3,4,5,6,7,8]

• 第一个红包得1元
• 第二个红包得0.2元
• 第三个红得0.8元。
• 以此类推。

public static void main(String[] args) {
    //初始化测试场景
    BigDecimal[][] rrr = {
            {new BigDecimal("0.1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("100"), new BigDecimal("10")},
            {new BigDecimal("1000"), new BigDecimal("10")}
    };
    BigDecimal min = new BigDecimal("0.01");
    //测试个场景
    for (BigDecimal[] decimals : rrr) {
        final BigDecimal amount = decimals[0];
        final BigDecimal num = decimals[1];
        System.out.println(amount + "元" + num + "个人抢=======================================================");
        test3(amount, min, num);
    }
}

private static void test3(BigDecimal amount,BigDecimal min ,BigDecimal num){
    final Random random = new Random();
    final int[] rand = new int[num.intValue()];
    BigDecimal sum1 = BigDecimal.ZERO;
    BigDecimal redpeck ;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < num.intValue(); i++) {
        rand[i] = random.nextInt(100);
        sum += rand[i];
    }
    final BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(sum);
    BigDecimal remain = amount.subtract(min.multiply(num));
    for (int i = 0; i < rand.length; i++) {
        if(i == num.intValue() -1){
            redpeck = remain;
        }else{
            redpeck = remain.multiply(new BigDecimal(rand[i])).divide(bigDecimal,2,RoundingMode.FLOOR);
        }
        if(remain.compareTo(redpeck) > 0){
            remain = remain.subtract(redpeck);
        }else{
            remain = BigDecimal.ZERO;
        }
        sum1= sum1.add(min.add(redpeck));
        System.out.println("第"+(i+1)+"个人抢到红包金额为："+min.add(redpeck));
    }

    System.out.println("校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果："+(amount.compareTo(sum1)==0));
}

测试结果如下:此算法随机性较大，且性能不好
0.1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.01
第2个人抢到红包金额为：0.01
第3个人抢到红包金额为：0.01
第4个人抢到红包金额为：0.01
第5个人抢到红包金额为：0.01
第6个人抢到红包金额为：0.01
第7个人抢到红包金额为：0.01
第8个人抢到红包金额为：0.01
第9个人抢到红包金额为：0.01
第10个人抢到红包金额为：0.01
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
100元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：19.84
第2个人抢到红包金额为：2.73
第3个人抢到红包金额为：8.95
第4个人抢到红包金额为：14.10
第5个人抢到红包金额为：18.60
第6个人抢到红包金额为：3.66
第7个人抢到红包金额为：9.17
第8个人抢到红包金额为：15.49
第9个人抢到红包金额为：5.61
第10个人抢到红包金额为：1.85
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：0.02
第2个人抢到红包金额为：0.28
第3个人抢到红包金额为：0.03
第4个人抢到红包金额为：0.02
第5个人抢到红包金额为：0.11
第6个人抢到红包金额为：0.23
第7个人抢到红包金额为：0.18
第8个人抢到红包金额为：0.09
第9个人抢到红包金额为：0.03
第10个人抢到红包金额为：0.01
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true
1000元10个人抢=======================================================
第1个人抢到红包金额为：69.28
第2个人抢到红包金额为：14.68
第3个人抢到红包金额为：373.16
第4个人抢到红包金额为：274.73
第5个人抢到红包金额为：30.77
第6个人抢到红包金额为：30.76
第7个人抢到红包金额为：95.55
第8个人抢到红包金额为：85.20
第9个人抢到红包金额为：10.44
第10个人抢到红包金额为：15.43
校验每个红包累计额度是否等于红包总额结果：true

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