权重随机算法的java实现

时间 2019-11-13

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原文原文链接

1、概述

　　平时，常常会遇到权重随机算法，从不一样权重的N个元素中随机选择一个，并使得整体选择结果是按照权重分布的。如广告投放、负载均衡等。java

　　若有4个元素A、B、C、D，权重分别为一、二、三、4，随机结果中A:B:C:D的比例要为1:2:3:4。算法

　　整体思路：累加每一个元素的权重A(1)-B(3)-C(6)-D(10)，则4个元素的的权重管辖区间分别为[0,1)、[1,3)、[3,6)、[6,10)。而后随机出一个[0,10)之间的随机数。落在哪一个区间，则该区间以后的元素即为按权重命中的元素。apache

　　实现方法：数组

利用TreeMap，则构造出的一个树为:
　　　　B(3)
　　　 / \
/ \
A(1) D(10)
/
/
C(6)负载均衡

而后，利用treemap.tailMap().firstKey()便可找到目标元素。dom

固然，也能够利用数组+二分查找来实现。性能

2、源码

 
         package  
         com.xxx.utils; 
        
         import  
         com.google.common.base.Preconditions; 
        
         import  
         org.apache.commons.math3.util.Pair; 
        
         import  
         org.slf4j.Logger; 
        
         import  
         org.slf4j.LoggerFactory; 
        
         import  
         java.util.List; 
        
         import  
         java.util.SortedMap; 
        
         import  
         java.util.TreeMap; 
        
         public  
         class  
         WeightRandom<K,V  
         extends  
         Number> { 
        
         private  
         TreeMap<Double, K> weightMap =  
         new  
         TreeMap<Double, K>(); 
        
         private  
         static  
         final  
         Logger logger = LoggerFactory.getLogger(WeightRandom. 
         class 
         ); 
        
         public  
         WeightRandom(List<Pair<K, V>> list) { 
        
         Preconditions.checkNotNull(list,  
         "list can NOT be null!" 
         ); 
        
         for  
         (Pair<K, V> pair : list) { 
        
         double  
         lastWeight =  
         this 
         .weightMap.size() ==  
         0  
         ?  
         0  
         :  
         this 
         .weightMap.lastKey().doubleValue(); 
         //统一转为double 
        
         this 
         .weightMap.put(pair.getValue().doubleValue() + lastWeight, pair.getKey()); 
         //权重累加 
        
         } 
        
         } 
        
         public  
         K random() { 
        
         double  
         randomWeight =  
         this 
         .weightMap.lastKey() * Math.random(); 
        
         SortedMap<Double, K> tailMap =  
         this 
         .weightMap.tailMap(randomWeight,  
         false 
         ); 
        
         return  
         this 
         .weightMap.get(tailMap.firstKey()); 
        
         } 
        
         }

3、性能

4个元素A、B、C、D，其权重分别为一、二、三、4，运行1亿次，结果以下：this

元素	命中次数	偏差率
A	10004296	0.0430%
B	19991132	0.0443%
C	30000882	0.0029%
D	40003690	0.0092%

从结果，能够看出，准确率在99.95%以上。google

4、另外一种实现

利用B+树的原理。叶子结点存放元素，非叶子结点用于索引。非叶子结点有两个属性，分别保存左右子树的累加权重。以下图：spa

看到这个图，聪明的你应该知道怎么随机了吧。

此方法的优势是：更改一个元素，只须修改该元素到根结点那半部分的权值便可。

end