Java 实现指定概率的抽奖

一提到抽奖，很多人就会联想到随机数这个东西。是的没错，那么怎么样既能实现随机的抽奖，又可以人为的控制每个奖品的概率呢？往下看。

解决思路

Tip：在实际的业务场景中，对于奖品概率的配置往往不是直接输入对应的百分比，而是权重，该值的取值范围大于等于0即可，那么对应的奖品概率=奖品权重/所有奖品权重合计。这样做的目的，是在配置时不需要输入通过人工精确分配的概率百分比，同时也可以规避总概率不等于100%的人为问题。

解决思路的灵感来源于扇形统计图和转盘抽奖，某一项占比越大，那么在圆形上占用的面积越多，在旋转后被抽中的概率也就越大。我们可以把圆形展开，变成一条线段或者一个矩形，根据奖品各自的概率（权重）分配其所占用的面积。假设我们的手指就是转盘抽奖上的指针，此时，手指随机落在某个奖品区间内的概率与他的区间大小是息息相关的。

思路示意图

上图中，我们暂且称0,20,60,110,125为节点，那么节点0-20为奖品1所在区域，20-60为奖品2所在区域，60-110为奖品3所在区域，110-125为奖品4所在区域。此时，生成一个0-125的随机数x，那么x的值在哪个奖品的区间内，抽中的就是哪个奖品。

代码实现

创建奖品对象

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package com.zyan.local.pojo.entity;

import lombok.Data;

import java.io.Serializable;
import java.math.BigDecimal;

/**
 * @author zyan
 * @since 2022/12/16 16:49 星期五
 */
@Data
public class Prize implements Serializable {

    public Prize(Integer id, String name, Integer weight) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.weight = weight;
    }

    /**
     * id
     */
    private Integer id;

    /**
     * 名称
     */
    private String name;

    /**
     * 权重
     */
    private Integer weight;
}

核心抽奖方法

Tip：RandomUtil来自hutool第三方库。

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public static Prize lottery(List<Prize> prizeList) {
    //按照权重从小到大排序奖品
    prizeList.sort(Comparator.comparingInt(Prize::getWeight));

    //计算节点 节点的数量比奖品的数量多一个，即0
    List<Integer> nodeList = new ArrayList<>();
    //第一个节点为0
    nodeList.add(0);
    for (Prize prize : prizeList) {
        //每一个节点等于前一个节点+当前奖品的权重
        nodeList.add(nodeList.get(nodeList.size() - 1) + prize.getWeight());
    }

    //生成 0-结束节点 的随机数
    int randomInt = RandomUtil.randomInt(0, nodeList.get(nodeList.size() - 1));

    //最终抽奖逻辑 此处需要从第二个节点开始遍历
    for (int i = 1; i < nodeList.size(); i++) {
        //本次节点
        Integer endNode = nodeList.get(i);
        //前一个节点
        Integer startNode = nodeList.get(i - 1);
        //若随机数大于等于前一个节点并且小于本节点，在prizeList中位于i-1位置的奖品为抽中奖品
        //Tip：比较大小时，左闭右开与左开右闭都可以，不影响整体概率
        if (randomInt >= startNode
                && randomInt < endNode) {
            return prizeList.get(i - 1);
        }
    }
    throw new RuntimeException("程序异常 生成的随机数不在任何奖品区间内");
}

创建模拟数据并验证概率

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public static void main(String[] args) {
    List<Prize> prizeList = new ArrayList<>();
    prizeList.add(new Prize(0, "奖品0", 2300));
    prizeList.add(new Prize(1, "奖品1", 200));
    prizeList.add(new Prize(2, "奖品2", 500));
    prizeList.add(new Prize(3, "奖品3", 800));
    prizeList.add(new Prize(4, "奖品4", 800));


    //进行一千次抽奖验证概率
    List<Prize> lotteryResult = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i <= 1000; i++) {
        lotteryResult.add(lottery(prizeList));
    }
    Map<String, List<Prize>> collect = lotteryResult.stream().collect(Collectors.groupingBy(Prize::getName));
    collect.forEach((k, v) -> System.out.println(k + " 被抽中 " + v.size() + " 次"));
}

打印输出

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奖品4 被抽中 183 次
奖品3 被抽中 159 次
奖品0 被抽中 514 次
奖品2 被抽中 113 次
奖品1 被抽中 32 次