两种抽奖算法实现

## 1、固定奖品抽奖

奖品id为1的，中奖概率为10%

奖品id为2的，中奖概率为20%

奖品id为3的，中奖概率为70%

### 思路

随机1~1000之间的数字：

如果随机的数字在区间[1, 100]内，则得到奖品1；如果随机的数字在区间[101, 300]内，则得到奖品2；如果随机的数字在区间[301, 1000]内，则得到奖品3

![](https://minio.riun.xyz/riun1/2023-04-24_3kS7VzSwFZNASrJDih.jpg)

实际业务中可能配置中奖概率为0.001%这种，因此随机数字区间需要根据情况动态放大。

### 算法实现

```java
package com.ax.member.member.controller;

import cn.hutool.core.collection.CollectionUtil;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.*;

/**
 * 抽奖核心算法
 * @author HanXu
 */
public class Arithmetic {

// 默认放大倍数
    private static final int MULRIPLE = 1000000;

/**
     * 抽奖
     * @param prizes
     * @return
     */
    public static Long drawRaffle(List<Prize> prizes) {
        if (CollectionUtil.isEmpty(prizes)) {
            throw new IllegalArgumentException("prizes不能为空");
        }
        //放大倍数
        int mulriple = getMulriple(prizes);
        // 划分区间
        Map<Long, Integer[]> prizeScopes = new HashMap(16);
        int lastScope = 0;
        for (Prize prize : prizes) {
            Long prizeId = prize.getPrizeId();
            int currentScope = lastScope + prize.getProbability().multiply(new BigDecimal(mulriple)).intValue();
            prizeScopes.put(prizeId, new Integer[]{lastScope + 1, currentScope});
            lastScope = currentScope;
        }

// 获取1-1000000之间的一个随机数
        int luckyNumber = new Random().nextInt(mulriple);
        Long luckyPrizeId = 0L;
        // 查找随机数所在的区间
        Set<Map.Entry<Long, Integer[]>> set = prizeScopes.entrySet();
        for (Map.Entry<Long, Integer[]> entry : set) {
            Long key = entry.getKey();
            Integer[] value = entry.getValue();
            if (luckyNumber >= value[0] && luckyNumber <= value[1]) {
                luckyPrizeId = key;
                break;
            }
        }

return luckyPrizeId;
    }

public static int getMulriple(List<Prize> prizes) {
        Collections.sort(prizes);
        BigDecimal probabilityMin = prizes.get(0).getProbability();
        int scale = probabilityMin.scale();
        int mulNum = (int) Math.pow(10, scale);
        return mulNum > MULRIPLE ? mulNum : MULRIPLE;
    }

public static void main(String[] args) {
        List<Prize> prizes = new ArrayList();
        Prize prize1 = new Prize(1L, new BigDecimal("0.01"));
        prizes.add(prize1);
        Prize prize2 = new Prize(2L, new BigDecimal("0.19"));
        prizes.add(prize2);
        Prize prize3 = new Prize(3L, new BigDecimal("0.2"));
        prizes.add(prize3);
        Prize prize4 = new Prize(4L, new BigDecimal("0.0001"));
        prizes.add(prize4);
        Prize prize5 = new Prize(5L, new BigDecimal("0.5999"));
        prizes.add(prize5);

int times = 1000;
        int prize1GetTimes = 0;
        int prize2GetTimes = 0;
        int prize3GetTimes = 0;
        int prize4GetTimes = 0;
        int prize5GetTimes = 0;

for (int i = 0; i < times; i++) {
            int pay = drawRaffle(prizes).intValue();
            System.out.println("抽奖到了" + pay);
            switch (pay) {
                case 1:
                    prize1GetTimes++;
                    break;
                case 2:
                    prize2GetTimes++;
                    break;
                case 3:
                    prize3GetTimes++;
                    break;
                case 4:
                    prize4GetTimes++;
                    break;
                case 5:
                    prize5GetTimes++;
                    break;
            }
        }
        System.out.println("抽奖次数" + times);
        System.out.println("prize1中奖次数" + prize1GetTimes);
        System.out.println("prize2中奖次数" + prize2GetTimes);
        System.out.println("prize3中奖次数" + prize3GetTimes);
        System.out.println("prize4中奖次数" + prize4GetTimes);
        System.out.println("prize5中奖次数" + prize5GetTimes);
    }
}

package com.ax.member.member.controller;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 奖品
 * @author HanXu
 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Prize implements Comparable<Prize>{
    /**
     * 奖品id
     */
    private Long prizeId;
    /**
     * 中奖概率
     */
    private BigDecimal probability;

@Override
    public int compareTo(Prize o) {
        return this.probability.compareTo(o.probability);
    }
}
```

## 2、随机红包

随机抽奖得到现金红包，0.1~1元的，90%概率得到；1~10元的，9%概率得到；10~100元的，1%概率得到；

### 思路

第一阶段思路跟上述一样，但是随机到一个区间后，需要再次在这个区域随机，才能得到最终抽奖金额。

![](https://minio.riun.xyz/riun1/2023-04-25_3lfD6OcWTOmHgFBrp9.png)

如，第一次随机到数字556，在[1, 900]之间，则说明抽到的现金红包只能是0.1~1之间的数值；然后再次在0.1~1之间随机，得到最终现金红包。

若第一次随机到数字996，在[991, 1000]之间，则说明抽到的现金红包只能是10~100之间的数值；然后再次在10~100之间随机，得到最终现金红包。

### 算法实现

```java
package com.ax.member.common.response;

import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 按几率产生随机数
 * 例如，产生0.1-100的随机数，0.1-1的几率是90%，1-10的几率是9%，10-100的几率是1%
 * @author Administrator
 */
public class RateRandomNumber {

/**
     * 产生随机数
     * @param min 最小值
     * @param max 最大值
     * @return 随机结果
     */
    public static double produceRandomNumber(double min, double max) {
        return RandomUtils.nextDouble(min, max);
    }

/**
     * 按比率产生随机数
     * @param min       最小值
     * @param max       最大值
     * @param separates 分割值（中间插入数）
     * @param percents  每段数值的占比（几率）
     * @return 按比率随机结果
     */
    public static double produceRateRandomNumber(double min, double max, List<Double> separates, List<Integer> percents) {
        //校验入参
        if (min > max) {
            throw new IllegalArgumentException("min值必须小于max值");
        }
        if (separates == null || percents == null || separates.size() == 0) {
            return produceRandomNumber(min, max);
        }
        if (separates.size() + 1 != percents.size()) {
            throw new IllegalArgumentException("分割数字的个数加1必须等于百分比个数");
        }
        int totalPercent = 0;
        for (Integer p : percents) {
            if (p < 0 || p > 100) {
                throw new IllegalArgumentException("百分比必须在[0,100]之间");
            }
            totalPercent += p;
        }
        if (totalPercent != 100) {
            throw new IllegalArgumentException("百分比之和必须为100");
        }
        for (double s : separates) {
            if (s <= min || s >= max) {
                throw new IllegalArgumentException("分割数值必须在(min,max)之间");
            }
        }
        int rangeCount = percents.size();
        //构造分割的n段范围
        List<Range> ranges = new ArrayList<Range>();
        int scopeMax = 0;
        for (int i = 0; i < rangeCount; i++) {
            Range range = new Range();
            range.min = (i == 0 ? min : separates.get(i - 1));
            range.max = (i == rangeCount - 1 ? max : separates.get(i));
            range.percent = percents.get(i);

//片段占比，转换为[1,100]区间的数字
            range.percentScopeMin = scopeMax + 1;
            range.percentScopeMax = range.percentScopeMin + (range.percent - 1);
            scopeMax = range.percentScopeMax;

ranges.add(range);
        }
        //结果赋初值
        double r = min;
        int randomInt = RandomUtils.nextInt(1, 101);
        for (int i = 0; i < ranges.size(); i++) {
            Range range = ranges.get(i);
            //判断使用哪个range产生最终的随机数
            if (range.percentScopeMin <= randomInt && randomInt <= range.percentScopeMax) {
                r = produceRandomNumber(range.min, range.max);
                break;
            }
        }
        return r;
    }

public static class Range {
        public double min;
        public double max;
        public int percent; //百分比

public int percentScopeMin; //百分比转换为[1,100]的数字的最小值
        public int percentScopeMax; //百分比转换为[1,100]的数字的最大值
    }

public static void main(String[] args) {
        List<Double> separates = new ArrayList<Double>();
        separates.add(1.0);
        separates.add(10.0);
        List<Integer> percents = new ArrayList<Integer>();
        percents.add(90);
        percents.add(9);
        percents.add(1);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            double number = produceRateRandomNumber(0.1, 100, separates, percents);
            System.out.println(String.format("%.2f", number));
        }
    }
}
```

此代码最重要的是构造各阶段range对象：

![](https://minio.riun.xyz/riun1/2023-04-25_3lfMhDq2tQDFiBjB1M.jpg)

上述代码未引入放大倍数，可以参考第一种抽奖算法完善一下。

## 参考

随机红包：https://www.codenong.com/cs106780442/

固定奖品抽奖：https://www.jb51.net/article/256173.htm

两种抽奖算法实现

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