权重随机算法的java实现

1.概述

权重随机算法就是给出一系列数据的权重，需要随机选择其中的数据，出现的概率与数据对应的权重一致，如负载均衡，广告投放。
通用解法时累积每个元素的权重，组成新的数组，然后在权重总和范围内产生一个随机数，落到哪个区间就对应哪个元素。
如四个元素A/B/C/D，对应权重为1/3/5/6，随机选出数据的概率为1:3:5:6，我们对每个元素的权重进行累加，得到[1,4,9,15]，所以产生一个在1到15之间的随机数，如果随机数落在[1,2)之间，对应元素为A，如果是[2,5)，对应B，如果是[5,10)，对应C，如果是[10,16)对应D。
可以使用TreeMap来实现上述算法，也可以使用数组+二分法。

例题

528. 按权重随机选择

思路：

对于w[i] [1,3,5,6]，我们需要根据权重获取随机数，所以需要从头开始将权重值进行逐步累积，累积后数组为：[1,4,9,15]，然后使用Random产生一个[1,15]之间的随机数，如果随机数落在[1]，对应元素为0，如果随机数落在[2,4]区间，对应元素为1，如果随机数落在[5,9]区间，对应元素为2，如果随机数落在[10,15]，对应元素为4。在得出随机数后如果顺序遍历效率比较低，这里的权重累积数组是递增的，所以可以考虑使用二分法，找到随机数对应的区间。

代码：

class Solution {
    //权重累加数组
    int[] arr;

    public Solution(int[] w) {
        arr = new int[w.length];
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < w.length; i++) {
            sum += w[i];
            arr[i] = sum;
        }
    }

    public int pickIndex() {
        //产生随机数
        Random random = new Random();
        int randomNum = random.nextInt(arr[arr.length - 1]) + 1;
        //二分查找随机数所在的区间
        int left = 0, right = arr.length - 1;
        while (left < right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);
            if (arr[mid] == randomNum) {
                return mid;
            } else if (arr[mid] > randomNum) {
                right = mid;
            } else {
                left = mid + 1;
            }
        }
        return left;
    }
}