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Java之随机点名器（4）

news 2024/11/7 10:17:11

随机点名器的实现与应用

在日常教学中，点名是一项重要的工作。为了提高点名的随机性和趣味性，我们可以开发一个随机点名器。本文将详细介绍一个随机点名器的实现，满足特定需求和条件，包括动态调整学生被点名的概率和作弊点名功能。

需求分析

我们的点名器需要具备以下功能：

随机点名：从一份包含80个学生姓名的名单中随机选择学生。
动态概率调整：每次被点到的学生在下一轮被点到的概率降低一半。这意味着，如果某个学生在第一次被点中，他们在下一轮被点到的概率会相应减小。
作弊功能：在第三次点名时，必须强制选择特定学生（例如“张三”），以满足特定的教学需求或游戏规则。

这样的设计不仅能提高学生的参与感，还能确保公平性，避免学生因被频繁点名而感到不满。

设计思路

为了实现上述功能，我们可以采用以下步骤：

学生名单读取：从一个文本文件中读取80个学生姓名，存储在集合中。
权重设置：初始每个学生的权重相同。每当某个学生被点名后，该学生的权重降低一半。
随机点名：使用加权随机算法，根据当前权重进行随机点名。此算法会根据每个学生的当前权重计算出他们被选择的概率。
作弊处理：在第三次点名时强制点到指定学生。

代码实现

下面是用Java实现的随机点名器的详细代码示例：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.*;public class RandomNamePicker {private static Map<String, Double> studentWeights = new HashMap<>();private static final double INITIAL_WEIGHT = 1.0; // 初始权重public static void main(String[] args) throws IOException {List<String> students = loadStudentsFromFile("students.txt"); // 从文件加载学生名单// 初始化学生权重for (String student : students) {studentWeights.put(student, INITIAL_WEIGHT);}Random random = new Random();int pickCount = 0; // 点名计数// 循环进行点名for (int i = 0; i < 5; i++) {pickCount++;String selectedStudent;if (pickCount == 3) { // 第三次点名selectedStudent = "张三"; // 强制点名张三System.out.println("第" + pickCount + "次点名作弊，点到：" + selectedStudent);} else {selectedStudent = weightedRandomPick(); // 随机点名System.out.println("第" + pickCount + "次点名： " + selectedStudent);}updateWeights(selectedStudent); // 更新权重}}// 从文件中读取学生名单public static List<String> loadStudentsFromFile(String fileName) throws IOException {List<String> students = new ArrayList<>();BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName));String line;while ((line = reader.readLine()) != null) {students.add(line.trim()); // 去除行首尾空白}reader.close();return students;}// 加权随机选择学生public static String weightedRandomPick() {double totalWeight = 0; // 权重总和for (double weight : studentWeights.values()) {totalWeight += weight; // 计算权重总和}double randomPoint = Math.random() * totalWeight; // 随机点double cumulativeWeight = 0; // 累计权重// 根据累计权重进行选择for (Map.Entry<String, Double> entry : studentWeights.entrySet()) {cumulativeWeight += entry.getValue(); // 累加权重if (randomPoint < cumulativeWeight) { // 如果随机点小于累计权重，选择该学生return entry.getKey();}}return null; // 如果没有选择，返回null（理论上不应发生）}// 更新被点到学生的权重public static void updateWeights(String student) {double currentWeight = studentWeights.get(student); // 获取当前权重studentWeights.put(student, currentWeight / 2); // 权重减半}
}

代码解析

学生名单加载：通过loadStudentsFromFile方法从文本文件中读取学生姓名，并去除每行的首尾空白，确保每个学生的名字都被正确存储。
初始化权重：在main方法中，初始化每个学生的权重为1.0，确保每个学生在初始阶段有相同的被点概率。
加权随机选择：
- 在weightedRandomPick方法中，首先计算所有学生的权重总和，然后生成一个0到权重总和之间的随机点。
- 使用累加权重的方法，根据随机点选择学生。如果随机点小于某个学生的累计权重，就选择该学生。
权重更新：每次点名后，通过updateWeights方法将被点到学生的权重减半，以实现动态概率调整。
作弊逻辑：在main方法中，当点名次数为3时，强制选择“张三”作为被点学生，并输出提示信息。