java 生成 防伪码,C#生成防伪码的思路及源码分享
摘 要
1. 生成多个防伪码,防伪码的长度和个数由用户指定。
2. 防伪码由"0123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ"字符组成,生成的防伪码不可以重复,必须是唯一的。
3. 防伪码的生成要具有随机性。
4. 在以上要求达到的基础上,尽可优化程序的速度。
设计思路:
整体的设计思路:根据用户指定的防伪码的长度和个数,生成相应的防伪码,每次生成一个防伪码时便将防伪码存储进哈希表,成功存储后计数器加1,表示存储成功,循环执行,当计数器等于用户指定的防伪码的个数时,循环停止,输出防伪码个数和执行的时间。
防伪码生成思路:将组成防伪码的字符用一个字符串存储,随机生成0-(字符串长度-1)的一个数,然后取出字符串中该数所在位置的字符,重复执行n次,由这n个字符所组成的新字符串即所求的长度为n的防伪码。
随机数的生成:随机数的生成主要是种子的选择问题,可用默认的、GUID、RNGCryptoServiceProvider等作为随机数种子。C#里面常用的是Random类,它是以时间作为默认的随机种子。GUID则是用来产生32位的唯一随机数,多用于一些唯一性的标记,由于这个实验的速度上要求尽可能的快速,而且并不要求产生的随机数要唯一,所以在实验中并没有选择它来产生随机数。一开始用的是最常用的Random类来产生一个随机数,它很方便也很高效,它用的随机种子是系统的当前时间,由于系统的当前时间是不断的变化的,所以它产生的伪随机数也具有很高的随机性。实验的过程中,也尝试了用RNGCryptoServiceProvider来产生随机数,虽然它的随机性很好,但是它产生的随机数有正数和负数,而实验要求产生的随机数必须大于0,因此要对产生的随机数进行判断和转化,这大大影响了程序的执行效率(用Random执行时为3秒,用RNGCryptoServiceProvider则为20多秒),最后经过比较和分析,还是改用Random来产生随机数。
数据的存储和唯一性的判别:可以用哈希表来存储产生的防伪码,主要有以下2个原因:
a).哈希表是线性存储,存储时间非常快。
b).哈希表可以很快的判定要存储的元素是否已经存在。
这里的哈希表选择的是泛型集合里面的Dictionary,其中K是字符类型即防伪码,T是一个 整型值,Dictionary不允许K的值相同,当有两个相同的字符串存储进哈希表时,会出现异常,通过catch出现的异常可以跳过该值的存储,这就使得生成的防伪码都是不相同的,该算法的时 间复杂度为常数,即O(1)。由于用的是泛型集合,所以这里不会出现装箱拆箱操作,所以也大大优化了速度。
5.速度的优化:速度的优化主要可以从以下几个方面去考虑:
a).随机数的产生,上面已经分析了,当用Random时,效果是最好的。
b).数据的存储与查找,用哈希表是存储数据和查找数据里都是接近线性,当存储与查找的数 据很大时(接近1000000)依旧可以实现线性,即时间复杂度为O(1),没有其它数据结构的 性能比它更好了,所以这里用哈希表已接近最优。
c).字符串的增长和赋值操作,这里重点说一下StringBuilder类型在实验中的运用。由于实验 中的防伪码是由随机生成的一个个字符组合而成的,所以实验中出现大量将字符串拼接起来的操作,刚开始的时候用的是String类型,对字符串的拼接操作可以用String str+=char等 简单操作,但由于String类型的字符串是引用类型,且不可改变,对它进行拼接时内存要花时间生成新的引用,所以在处理这种大量拼接操作的时候效率并不高。后来将String类型 用StringBuilder类型替换,因为StringBuilder类型在处理字符串的拼接时不用生成新的引 用,所以效率大大提高了(用String类型需要7秒跑完,用StringBuilder只需要3秒)。
产生随机数核心代码:
StringBuilder result = new StringBuilder();
Dictionary Hash = new Dictionary(); //哈希表
string strTableChar = "0123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ";
int strTableCharLength = strTableChar.Length;
Random random = new Random();
for (int j = 0; j < count; j++){ //伪码的个数
for (int i = 0; i < length; i++){ //伪码的长度
a = random.Next(strTableCharLength); //产生随机数
result.Append(strTableChar[a]); //拼接生成防伪码
}
try {
Hash.Add(result.ToString(), j); //将字符串存储进哈希表
result.Clear(); //清除字符串
}
catch {
j--; //若字符串相同,则不计数
result.Clear(); //清除字符串
}
}
程序运行效果图
1.输入的参数为 10 10000,输出的结果如下:
程序生成了长度为10个字符的防伪码10000个,
用时10.0843毫秒。
2.输入的参数为 20 1000000,输出的结果如下:
程序生成了长度为20个字符的防伪码1000000个,
用时1327.3601毫秒。
3.输入的参数为 50 1000000,输出的结果如下:
程序生成了长度为50个字符的防伪码1000000个,
用时2619.9278毫秒。
程序代码:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Diagnostics; //计时
using System.Collections; //集合
namespace ConsoleApplication3
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Stopwatch timer1 = new Stopwatch(); //计时器类
timer1.Start(); //开始计时
int a;
int length = Convert.ToInt32(args[0]); //伪码的长度
int count = Convert.ToInt32(args[1]); //伪码的个数
StringBuilder result = new StringBuilder();
Dictionary Hash = new Dictionary();
string strTableChar = "0123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ";
int strTableCharLength = strTableChar.Length;
Random random = new Random();
for (int j = 0; j < count; j++) //伪码的个数
{
for (int i = 0; i < length; i++) //伪码的长度
{
a = random.Next(strTableCharLength);
result.Append(strTableChar[a]);
}
try {
Hash.Add(result.ToString(),j);
result.Clear();
}
catch {
j--; //若字符串相同,则不计数
result.Clear();
}
}
count = Hash.Count; //哈希表元素的个数
timer1.Stop(); //停止计时
double dMilliseconds = timer1.Elapsed.TotalMilliseconds;
Console.WriteLine("生成个数为:{0},运行时间为:{1}", count, dMilliseconds);
Console.ReadKey();
}
}
}
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