03-抽奖系统核心算法设计

参考资料：https://segmentfault.com/a/1190000004502605
import org.testng.collections.Lists;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/**
* @Class: TestLotteryAlgo
* @Description: 抽奖核心算法测试demo
* @Author: Jerry(姜源)
* @Create: 2020/11/04 10:40
*/
@SuppressWarnings("all")
public class TestLotteryAlgo {
    /**
     * 测试单用户抽奖1000次 或 1000个用户参与抽奖(测试0.1%概率的奖品可中可不中)
     */
    private static int testNum = 1000;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // PS:可限制用户中奖次数，也可限制奖品库存抽完即止，逻辑基本一致
        // 比如此 demo 限制库存，抽完即止
        List<Product> products = Lists.newLinkedList();
        products.add(new Product("100元通用优惠券", "5", 5));
        products.add(new Product("iPhone 12 pro max！！！", "0.1", 1)); //0.1%
        products.add(new Product("1元抵10元优惠券", "20", 10));
        System.out.println("before = " + Arrays.toString(products.toArray())); //快速输出List元素

        // 奖品按照中奖概率倒叙排列
        products.sort((e1, e2) -> Double.parseDouble(e1.getpProb()) < Double.parseDouble(e2.getpProb()) ? 1 : -1);
        System.out.println("after  = " + Arrays.toString(products.toArray())); //快速输出List元素

        int seed = 100000; // 随机数种子 10w
        int i = 0; // 计数：iPhone 12 pro max
        int j = 0; // 计数：100元通用优惠券
        int k = 0; // 计数：1元抵10元优惠券

        for (int n = 1; n <= testNum; n++) {
            Random random = new Random();
            int randNum = random.nextInt(seed);
            String result = lottery(products, randNum, seed);
            if (result != null && !result.isEmpty()) {
                if (products.get(2).getpName().equals(result)) {
                    if (i < products.get(2).getpInventory()) {
                        i++;
                        System.out.println("第 " + n + " 人(次)抽中了 " + result);
                    }
                } else if (products.get(1).getpName().equals(result)) {
                    if (j < products.get(1).getpInventory()) {
                        j++;
                        System.out.println("第 " + n + " 人(次)抽中了 " + result);
                    }
                } else {
                    if (k < products.get(0).getpInventory()) {
                        k++;
                        System.out.println("第 " + n + " 人(次)抽中了 " + result);
                    }
                }
            } else {
                //System.out.println("感谢参与");
            }
        }
        System.out.println("iPhone 12 pro max   中奖次数 = " + i);
        System.out.println("100元通用优惠券     中奖次数 = " + j);
        System.out.println("1元抵10元优惠券     中奖次数 = " + k);
        // 所有中奖奖品数量总和 == 所有奖品的库存总和
        if ((i + j + k) == products.stream().mapToInt(e -> e.getpInventory()).sum()) {
            System.out.println("所有奖品已全部抽完，欢迎下次再来！！！");
        } else {
            System.out.println("还有奖品未抽完，请继续抽奖或增加抽奖次数。");
        }
    }

    /**
     * 根据奖项概率对比出所中奖项
     * 奖品按照概率倒叙排列，依次根据概率算出所对应的奖品的中奖区间，随机数在哪个区间就中哪个奖品
     *
     * @param awards
     * @param randNum
     * @param seed
     * @return
     */
    public static String lottery(List<Product> awards, int randNum, int seed) {
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < awards.size(); i++) {
            double lowLimit = 0;
            double upLimit = 0;
            // 概率最大的奖品中奖逻辑：随机数是否在 0 到 概率×种子 的数之间
            if (i == 0) {
                double winRate = Double.parseDouble(awards.get(i).getpProb()) / 100;
                if (0 < randNum && randNum <= winRate * seed) {
                    index = i;
                }
            } else {
                // lowLimit 累计了 0~i 之间的奖品概率值
                for (int j = 0; j < i; j++) {
                    lowLimit += Double.parseDouble(awards.get(i).getpProb()) / 100;
                }
                // upLimit 累计了 0~i+1 之间的奖品概率值
                for (int k = 0; k < i + 1; k++) {
                    upLimit += Double.parseDouble(awards.get(i).getpProb()) / 100;
                }
                // upLimit - lowLimit == 当前 i 的中奖概率值
                // i > 0 对应下标的奖品中奖逻辑：随机数在 低累计值×种子 到 高累计值×种子 的数之间
                if (lowLimit * seed < randNum && randNum <= upLimit * seed) {
                    index = i;
                }
            }
        }
        // 如果没有中奖，则index=0即为奖品列表中概率最大的奖品(比如优惠券，可以促进用户消费)
        return awards.get(index).getpName();
    }
}

class Product {
    /**
     * 奖品名称
     */
    private String pName;
    /**
     * 中奖概率(x%) pProb == x
     */
    private String pProb;
    /**
     * 库存数量
     */
    private Integer pInventory;

    public Product() {
    }

    public Product(String pName, String pProb, Integer pInventory) {
        this.pName = pName;
        this.pProb = pProb;
        this.pInventory = pInventory;
    }

    public String getpName() {
        return pName;
    }

    public void setpName(String pName) {
        this.pName = pName;
    }

    public String getpProb() {
        return pProb;
    }

    public void setpProb(String pProb) {
        this.pProb = pProb;
    }

    public Integer getpInventory() {
        return pInventory;
    }

    public void setpInventory(Integer pInventory) {
        this.pInventory = pInventory;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Product{" +
                "pName='" + pName + '\'' +
                ", pProb='" + pProb + '\'' +
                ", pInventory=" + pInventory +
                '}';
    }
}