JAVA實現概率計算（數字不同范圍按照不同幾率產生隨機數）

程序中經常遇到隨機送紅包之類的情景，這個隨機還得指定概率，比如10%的機率可以得到紅包。那么java怎么實現一個簡單的概率計算了，見如下例子：

int randomInt =  RandomUtils.nextInt(1,101);
if(randomInt <= 10){ //100里面1個數，小於等於10的概率就是10%
       //do something
}

RandomUtils工具類是commons-lang3包里面的

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.7</version>
</dependency>

 如果要在某個數字區間產生一個隨機數，區間內部在不同的片段幾率不同如何實現呢？經常有這樣的場景，比如，隨機贈送紅包，范圍0.1元-100元，0.1-1元的概率是90%,1元-10元的概率是9%，10元-100元的概率是1%，也就是說數額越大得到的幾率越小！實現的原理如下圖：

原理就是，將范圍分割成一個個子范圍（片段），具體采用哪個范圍，再用機率判斷。片段機率可以依次排好序，映射成[1,100]之間的數字。然后隨機一個[1,100]之間的數，該數落在哪個區間，就采用哪個片段產生隨機數。具體源代碼如下：

package com.hdwang;

import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;

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

/**
 * 按幾率產生隨機數
 * 例如，產生0.1-100的隨機數，0.1-1的幾率是90%，1-10的幾率是9%，10-100的幾率是1%
 */
public class RateRandomNumber {

    /**
     * 產生隨機數
     * @param min 最小值
     * @param max 最大值
     * @return 隨機結果
     */
    public static double produceRandomNumber(double min,double max){
        return RandomUtils.nextDouble(min,max); //[min,max]
    }

    /**
     * 按比率產生隨機數
     * @param min 最小值
     * @param max 最大值
     * @param separates 分割值（中間插入數）
     * @param percents 每段數值的占比（幾率）
     * @return 按比率隨機結果
     */
    public static double produceRateRandomNumber(double min,double max,List<Double> separates,List<Integer> percents){
        if(min > max){
            throw new IllegalArgumentException("min值必須小於max值");
        }
        if(separates == null || percents==null || separates.size()==0){
            return produceRandomNumber(min,max);
        }
        if(separates.size() +1 != percents.size()){
            throw new IllegalArgumentException("分割數字的個數加1必須等於百分比個數");
        }
        int totalPercent = 0;
        for(Integer p:percents){
            if(p<0 || p>100){
                throw  new IllegalArgumentException("百分比必須在[0,100]之間");
            }
            totalPercent += p;
        }
        if(totalPercent != 100){
            throw new IllegalArgumentException("百分比之和必須為100");
        }
        for(double s:separates){
            if(s <= min || s >= max){
                throw new IllegalArgumentException("分割數值必須在(min,max)之間");
            }
        }
        int rangeCount = separates.size()+1; //例如：3個插值，可以將一個數值范圍分割成4段
        //構造分割的n段范圍
        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，轉換為[1,100]區間的數字
            range.percentScopeMin = scopeMax +1;
            range.percentScopeMax = range.percentScopeMin + (range.percent-1);
            scopeMax = range.percentScopeMax;

            ranges.add(range);
        }
        //結果賦初值
        double r = min;
        int randomInt = RandomUtils.nextInt(1,101); //[1,100]
        for(int i=0;i<ranges.size();i++){
            Range range = ranges.get(i);
            //判斷使用哪個range產生最終的隨機數
            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; //百分比轉換為[1,100]的數字的最小值
        public int percentScopeMax; //百分比轉換為[1,100]的數字的最大值
    }

    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));
        }
    }
}