常见的音乐随机播放算法主要有两种：一是Shuffle算法；二是Random算法。
一 Shuffle算法
Shuffle算法和排序算法正好相反，是从有序到乱序的一个过程，俗称洗牌算法。它将播放列表中的歌曲顺序打乱，变成一个和原来歌曲顺序没有任何关系的乱序的播放列表，之后进行歌曲的播放，并支持当用户点击“上一首”时，能够回到刚刚播放的那一首歌曲。
二 Random算法
Random算法是在选取即将播放的歌曲时，进行一个随机数的运算，得到即将播放的歌曲在播放列表中的索引，播放列表本身并没有被打乱，只是利用随机函数从播放列表中选取一首歌曲进行播放而已。
现在比较普遍的随机数生成算法是基于线性同余算法实现的，例如C语言标准库函数rand()就是利用它产生随机数的。线性同余算法能够产生均匀分布的随机数，但是它依赖于给定的随机数的上限，如果上限越小，产生的随机数重复的概率就越大。
Random算法另一个缺陷是当点击“上一首”时，跟“下一首”功能完全一样，都是重新生成随机数，并利用它从播放列表中选取歌曲进行播放，而不会回到刚刚播放的那一首歌。当然，这个缺陷可以通过提供历史记录来弥补，只是需要花费额外的空间。
三 随机函数
上面两种算法的关键都是随机函数，下面介绍Java和C两种语言中随机函数的使用。
3.1）Java中的随机函数
Java是采用线性同余算法产生随机数的，优点是随机性好，周期长，速度快，易于计算机软件实现，缺点是产生的随机数受数学规律的制约，具有周期性和相关性，只能产生伪随机序列。JDK提供的随机数生成方式有两种：
3.1.1）Math.random()函数
该函数返回0到1区间中的某个double值，源码实现如下：
privatestaticRandom randomNumberGenerator;
privatestaticsynchronizedRandominitRNG(){
Random rnd = randomNumberGenerator;
return(rnd ==null) ? (randomNumberGenerator =newRandom()) : rnd;
}
publicstaticdoublerandom(){
Random rnd = randomNumberGenerator;
if(rnd ==null) rnd = initRNG();
returnrnd.nextDouble();
}
可见，该函数底层是调用Random类实现的，首次调用random函数时，静态成员变量randomNumberGenerator为空，因此将调用Random类的构造函数进行初始化，随后每次调用random函数randomNumberGenerator不再为空，将不会再实例化Random类，因此，每次调用Math.random()函数用到的都是同一个种子，也就是首次调用的系统时间产生的种子。
3.1.2）Random类
位于Java.util包中，该类有两个构造函数，实现如下：
publicRandom(){
this(seedUniquifier() ^ System.nanoTime());
}
publicRandom(longseed){
this.seed =newAtomicLong(initialScramble(seed));
}
可见，构造函数默认使用当前的系统时间产生种子，用于初始化Random对象。之后就可以调用各种next*函数来获取各种类型的随机数，如nextBytes，nextInt，nextDouble，nextGaussian等等。
3.2）C/C++中的随机函数
C/C++中最常用的生成伪随机数的方法是C标准库提供的rand()函数，它定义在stdlib.h文件中，能够返回0~RAND_MAX之间均匀分布的伪随机数（RAND_MAX至少为32767，一般默认为32767）。
直接调用rand()，每次生成的伪随机序列是相同的，因为rand()在生成随机数时会使用一个种子（默认值是1），作为计算随机数的初始值，如果种子相同，那么生成的伪随机序列也将是一样的。解决的办法很简单，就是每次使用不同的种子来调用rand()函数，srand()函数就是用来设置rand()函数产生随机数时使用的种子的。
srand()函数原型如下：
voidsrand(
unsignedintseed
);
srand()和rand()配合使用的示例如下：
#include
#include
#include
intmain(void)
{
inti;
/* Seed the random-number generator with current time so that
* the numbers will be different every time we run.
*/
srand( (unsigned)time(NULL) );
/* Display 10 numbers. */
for( i =0; i <10;i++ )
printf(" %6d\n", rand() );
}
需要注意的一点是，上面代码在生成多个随机数时，要将srand()放到for循环的外面，否则上面输出的10个随机数都将是一样的，因为计算机运行速度太快，导致time()函数执行的结果没来得及改变。详见下图。
四 音乐随机播放算法的Shuffle实现
4.1）C/C++版本
#include
#include
usingnamespacestd;
//得到范围start~end之间的随机数
intrand(intstart,intend)
{
returnrand()%(end - start) + start;
}
voidswap(int* a,int* b)
{
*a = *a ^ *b;
*b = *a ^ *b;
*a = *a ^ *b;
}
voidshuffle(inta[],intlen)
{
intkey;
srand((unsignedint)time(NULL));//srand应该放在for循环之外
for(inti =0; i< len; i++)
{
key = rand(0, len);
printf("key = %d\n", key);
swap(a[i], a[key]);//乱序
}
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
inta[8]={3,5,7,2,12,1,8,6};
shuffle(a,8);
for(inti =0; i <8; i++)
{
printf("%d\n", a[i]);
}
system("pause");
return0;
}
4.2）Java版本
importjava.util.Random;
publicclassASCE{
publicstaticvoidmain(String arg[]){
String[] musicUrl = {"/music/1.mp3","/music/2.mp3","/music/3.mp3",
"/music/4.mp3","/music/5.mp3","/music/6.mp3","/music/7.mp3",
"/music/8.mp3","/music/9.mp3","/music/10.mp3"};
shuffle(musicUrl);
for(String music : musicUrl) {
System.out.println(music);
}
}
publicstaticvoidshuffle(String[] musicUrl){
intkey;
String temp;
Random rand =newRandom();
for(inti =0; i < musicUrl.length; i++) {
key = rand.nextInt(musicUrl.length -1);
temp = musicUrl[i];
musicUrl[i] = musicUrl[key];
musicUrl[key] = temp;
}
}
}
五 现成的Shuffle库算法
其实无论在C++还是Java中，都已经实现了Shuffle算法，在实际项目开发中，如果不是有特殊要求的话，完全没有必要自己去实现Shuffle算法，下面就来看看已有的Shuffle算法。
5.1）C++中的Shuffle算法
C++ STL中的函数random_shuffle()就是用来对一个元素序列进行随机重新排序的算法，函数原型如下：
template
voidrandom_shuffle(
RandomAccessIterator_First, //指向序列首元素的迭代器
RandomAccessIterator_Last//指向序列最后一个元素的下一个位置的迭代器
);
template
voidrandom_shuffle(
RandomAccessIterator_First,
RandomAccessIterator_Last,
RandomNumberGenerator& _Rand//调用随机数产生器的函数
);
具体用法可参见：http://blog.csdn.net/ACE1985/article/details/5868682 。
5.2）Java中的Shuffle算法
Collections类中实现了Shuffle算法，这个类位于java.util包中，有两个重载函数，下面直接看源码：
publicstaticvoidshuffle(List list){
Random rnd = r;
if(rnd ==null)
r = rnd =newRandom();
shuffle(list, rnd);
}
privatestaticRandom r;
publicstaticvoidshuffle(List list, Random rnd){
intsize = list.size();
if(size < SHUFFLE_THRESHOLD || listinstanceofRandomAccess) {
for(inti=size; i>1; i--)
swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));
}else{
Object arr[] = list.toArray();
// Shuffle array
for(inti=size; i>1; i--)
swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));
// Dump array back into list
ListIterator it = list.listIterator();
for(inti=0; i
it.next();
it.set(arr[i]);
}
}
}
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