實驗一 控制檯應用程序——隨機數
信息學院 網絡工程3班 黎健成 201130720310
一． 實驗要求
這是一個實際的項目衍生出來的核心算法之一。防僞碼是我們現在經常在商品上看到的防僞手段之一，現在需要編寫一個防僞碼生成器，按照輸入參數生成防僞碼，並且把生成的時間及指定的防僞碼輸出。
1）防僞碼的組成
防僞碼由以下字符組成：0123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ
（數字1和字母I相近、數字0和字母O相近，所以去掉字母I和字母O。全部字母大寫）
2）在命令行中輸入2個參數，分別是：
防僞碼長度，防僞碼個數
例如：在命令行中調用程序爲：學號.exe 10 10000
指的是防僞碼長度爲10，生成10000個防僞碼。
3）防僞碼的生成及注意事項
防僞碼的長度由命令行參數決定；
所生成的防僞碼不能重複（按照以上例子，生成了10000個防僞碼，這10000個防僞碼就肯定不能重複）。
二． 設計思路
1. 首先根據格輸入“exe 防僞碼長度 防僞碼個數”讀入防僞碼的個數，由於C#不支持在一行裏面讀入兩個數字，所以寫了函數來實現這一功能。
核心代碼：
public static void ReadKeys(ref int icount, ref int ilength)
{
try
{
string[] str =Console.ReadLine().Split(' ');//根據空格拆分讀入字符串
icount =Convert.ToInt32(str[0]);
if (str.Length > 1)//如果查分到兩個字符串，即同時輸入了兩個參數
{
ilength =Convert.ToInt32(str[1]);
}
else//繼續讀下一個參數
{
ilength =Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
}
catch (Exception ex)//如果輸入有誤，拋出異常
{
throw newException(ex.Message);
}
}
2. 接着根據防僞碼的長度（icount）和個數（ilength）產生防僞碼。並將產生的防僞碼加入到哈希集（hashSet）中。將防僞碼插入哈希集中，如果沒有加入成功，即哈希集中沒有重複的防僞碼則總個數加1。循環地生成規定長度的防僞碼直到總個數達到規定的要求。
核心代碼：
public static voidPlayRandom(int icount, int ilength)
{
try
{
int i = 0;
HashSet<string> hashSet =new HashSet<string>();
Random ra = newRandom(DateTime.Now.Millisecond);
StringBuilder strBuilder = newStringBuilder();
while (i < ilength)//當沒有達到規定長度的時候繼續生成防僞碼
{
strBuilder.Remove(0,strBuilder.Length);
for (int j = 0; j <icount; j++)
{
strBuilder.Append(randomList[ra.Next(randomList.Length)]);
}//根據長度，產生防僞碼
if(hashSet.Add(strBuilder.ToString())) i++;//如果沒有重複，總數加1
}
}
catch (Exception ex)
{
throw newException(ex.Message);
}
}程序運行效果圖
1.第一組測試數據（10 10000），見圖1。
2.第二組測試數據（20 1000000），見圖2。
3.第三組測試數據（50 1000000），見圖3。
三． 實驗總結
作爲本學期的第一個作業，乍一看上去，還是挺困難的。但是，看看QQ羣上的同學們的討論，加上在網絡上搜索的算法，也給了我不少的提示。
原先以爲這是一個非常複雜的過程，但是實際編程的時候確發現還是比較容易實現功能的。但是耗費大量時間纔出結果的確令人感到不爽。爲此，甚至還動用到了多線程，但是發現結果卻還更慢了。於是只好放棄。
最後，在我請教了我班的大神之後，我改用了利用哈希表中的Contains方法直接比較兩個防僞碼的哈希碼，而不是用ContainsValue直接比較兩個防僞碼是否相同，這樣，由原先的O（n）時間複雜度降爲O（1），就可以發現防僞碼是否重複。
後來，在課上聽老師說了哈希集（HashSet）的使用方法，然後就將容器由哈希表改爲了哈希集，結果速度又有了很大的提升，更加使我感到無比地興奮!
總體來說，這次的實驗讓我對哈希表和哈希集的運用有所加深，也深刻體會到了其便捷。
附完整代碼：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics;
using System.Collections;
namespace test1
{
class Program
{
public static string randomList = "0123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ";
public static void Pause()
{
Console.Write("請鍵入任意字符以結束……");
Console.ReadKey(true);
}
public static void ReadKeys(ref int icount, ref int ilength)
{
try
{
Console.WriteLine("輸入格式：長度 個數");
string[] str = Console.ReadLine().Split(' ');
icount = Convert.ToInt32(str[0]);
if (str.Length > 1)
{
ilength = Convert.ToInt32(str[1]);
}
else
{
ilength = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
}
catch (Exception ex)
{
throw new Exception(ex.Message);
}
}
public static void PlayRandom(int icount, int ilength)
{
try
{
int i = 0;
HashSet<string> hashSet = new HashSet<string>();
Random ra = new Random(DateTime.Now.Millisecond);
StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();
while (i < ilength)
{
strBuilder.Remove(0, strBuilder.Length);
for (int j = 0; j < icount; j++)
{
strBuilder.Append(randomList[ra.Next(randomList.Length)]);
}
if (hashSet.Add(strBuilder.ToString())) i++;
}
}
catch (Exception ex)
{
throw new Exception(ex.Message);
}
}
static void Main(string[] args)
{
Stopwatch timer1 = new Stopwatch();
int icount = 0, ilength = 0;
try
{
ReadKeys(ref icount, ref ilength);//讀入防僞碼長度，個數
timer1.Start();
PlayRandom(icount, ilength);//產生隨機防僞碼
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
finally
{
timer1.Stop();
double dMilliseconds = timer1.Elapsed.TotalMilliseconds;
Console.WriteLine("生成個數爲：{0}，運行時間爲：{1}ms", ilength, dMilliseconds);
}
Pause();
}
}
}