微信随机红包数详解和算法代码

需求

CleverCode最近接到一个需求，需要写一个固定红包 + 随机红包算法。

1 固定红包就是每个红包金额一样，有多少个就发多少个固定红包金额就行。

2 随机红包的需求是。比如红包总金额5元，需要发10个红包。随机范围是 0.01到0.99；5元必需发完，金额需要有一定趋势的正态分布。（0.99可以任意指定，也可以是 avg * 2 - 0.01；比如avg = 5 / 10 = 0.5；（avg * 2 - 0.01 = 0.99））

2 需求分析

2.1 固定红包

如果是固定红包，则算法是一条直线。t就是固定红包的额度。如图。

f(x) = t;（1 <= x <= num）

2.2 随机红包

如果我们使用随机函数rand。rand(0.01,0.99)；那么10次随机，如果最坏情况都是金额0.99，总金额就是9.9元。会超过5元。金额也会不正态分布。最后思考了一下借助与数学函数来当作随机红包的发生器，可以用抛物线，三角函数。最后选定了等腰三角线性函数。

1 算法原理

如果需要发红包总金额是totalMoney，红包个数是num个，金额范围是[min,max]，线性方程如图。



三个点的坐标：

（x1,y1） = (1,min)

(x2,y2) = (num/2,max)

(x3,y3) = (num,min)

确定的线性方程：

$y = 1.0 * ($x - $x1) / ($x2 - $x1) * ($y2 - $y1) + $y1 ; （x1 <= x <= x2）

$y = 1.0 * ($x - $x2) / ($x3 - $x2) * ($y3 - $y2) + $y2; （x2 <= x <= x3）

修数据：

y(合) = y1 + y2 + y3 +...... ynum；

y(合)有可能 > totalMoney ，说明生成金额多了，需要修数据，则从(y1,y2,y3.....ynum)这些每次减少0.01。直到y(合) = totalMoney。

y(合)有可能 < totalMoney ，说明生成金额少了，需要修数据，则从(y1,y2,y3.....ynum)这些每次加上0.01。直到y(合) = totalMoney。

2 算法原理样例

如果需要发红包总金额是11470，红包个数是7400个，金额范围是[0.01,3.09]，线性方程如图。

3 需求设计

3.1 类图设计

3.2 源码设计

<?php

/**

* 随机红包+固定红包算法[策略模式]

* copyright (c) 2016 http://blog.csdn.net/CleverCode
*/

//配置传输数据DTO

class OptionDTO

{/*{{{*/

//红包总金额

public $totalMoney;

//红包数量

public $num;

//范围开始

public $rangeStart;

//范围结算

public $rangeEnd;

//生成红包策略

public $builderStrategy;

//随机红包剩余规则

public $randFormatType; //Can_Left：不修数据,可以有剩余；No_Left：不能有剩余

public static function create($totalMoney,$num,$rangeStart,$rangEnd,

$builderStrategy,$randFormatType = 'No_Left')

{/*{{{*/

$self = new self();

$self->num = $num;

$self->rangeStart = $rangeStart;

$self->rangeEnd = $rangEnd;

$self->totalMoney = $totalMoney;

$self->builderStrategy = $builderStrategy;

$self->randFormatType = $randFormatType;

return $self;

}/*}}}*/

}/*}}}*/

//红包生成器接口

interface IBuilderStrategy

{/*{{{*/

//创建红包

public function create();

//设置配置

public function setOption(OptionDTO $option);

//是否可以生成红包

public function isCanBuilder();

//生成红包函数

public function fx($x);

}/*}}}*/

//固定等额红包策略

class EqualPackageStrategy implements IBuilderStrategy

{/*{{{*/

//单个红包金额

public $oneMoney;

//数量

public $num;

public function __construct($option = null)

{

if($option instanceof OptionDTO)

{

$this->setOption($option);

}

}

public function setOption(OptionDTO $option)

{

$this->oneMoney = $option->rangeStart;

$this->num = $option->num;

}

public function create()

{/*{{{*/

$data = array();

if(false == $this->isCanBuilder())

{

return $data;

}

$data = array();

if(false == is_int($this->num) || $this->num <= 0)

{

return $data;

}

for($i = 1;$i <= $this->num;$i++)

{

$data[$i] = $this->fx($i);

}

return $data;

}/*}}}*/

/**

* 等额红包的方程是一条直线

*

* @param mixed $x

* @access public

* @return void

*/

public function fx($x)

{/*{{{*/

return $this->oneMoney;

}/*}}}*/

/**

* 是否能固定红包

*

* @access public

* @return void

*/

public function isCanBuilder()

{/*{{{*/

if(false == is_int($this->num) || $this->num <= 0)

{

return false;

}

if(false == is_numeric($this->oneMoney) || $this->oneMoney <= 0)

{

return false;

}

//单个红包小于1分

if($this->oneMoney < 0.01)

{

return false;

}

return true;

}/*}}}*/

}/*}}}*/

//随机红包策略(三角形)

class RandTrianglePackageStrategy implements IBuilderStrategy

{/*{{{*/

//总额

public $totalMoney;

//红包数量

public $num;

//随机红包最小值

public $minMoney;

//随机红包最大值

public $maxMoney;

//修数据方式：NO_LEFT: 红包总额 = 预算总额；CAN_LEFT: 红包总额 <= 预算总额

public $formatType;

//预算剩余金额

public $leftMoney;

public function __construct($option = null)

{/*{{{*/

if($option instanceof OptionDTO)

{

$this->setOption($option);

}

}/*}}}*/

public function setOption(OptionDTO $option)

{/*{{{*/

$this->totalMoney = $option->totalMoney;

$this->num = $option->num;

$this->formatType = $option->randFormatType;

$this->minMoney = $option->rangeStart;

$this->maxMoney = $option->rangeEnd;

$this->leftMoney = $this->totalMoney;

}/*}}}*/

/**

* 创建随机红包

*

* @access public

* @return void

*/

public function create()

{/*{{{*/

$data = array();

if(false == $this->isCanBuilder())

{

return $data;

}

$leftMoney = $this->leftMoney;

for($i = 1;$i <= $this->num;$i++)

{

$data[$i] = $this->fx($i);

$leftMoney = $leftMoney - $data[$i];

}

//修数据

list($okLeftMoney,$okData) = $this->format($leftMoney,$data);

//随机排序

shuffle($okData);

$this->leftMoney = $okLeftMoney;

return $okData;

}/*}}}*/

/**

* 是否能够发随机红包

*

* @access public

* @return void

*/

public function isCanBuilder()

{/*{{{*/

if(false == is_int($this->num) || $this->num <= 0)

{

return false;

}

if(false == is_numeric($this->totalMoney) || $this->totalMoney <= 0)

{

return false;

}

//均值

$avgMoney = $this->totalMoney / 1.0 / $this->num;

//均值小于最小值

if($avgMoney < $this->minMoney )

{

return false;

}

return true;

}/*}}}*/

/**

* 获取剩余金额

*

* @access public

* @return void

*/

public function getLeftMoney()

{/*{{{*/

return $this->leftMoney;

}/*}}}*/

/**

* 随机红包生成函数。三角函数。[(1,0.01),($num/2,$avgMoney),($num,0.01)]

*

* @param mixed $x,1 <= $x <= $this->num;

* @access public

* @return void

*/

public function fx($x)

{/*{{{*/

if(false == $this->isCanBuilder())

{

return 0;

}

if($x < 1 || $x > $this->num)

{

return 0;

}

$x1 = 1;

$y1 = $this->minMoney;

//我的峰值

$y2 = $this->maxMoney;

//中间点

$x2 = ceil($this->num / 1.0 / 2);

//最后点

$x3 = $this->num;

$y3 = $this->minMoney;

//当x1,x2,x3都是1的时候(竖线)

if($x1 == $x2 && $x2 == $x3)

{

return $y2;

}

// '/_\'三角形状的线性方程

//'/'部分

if($x1 != $x2 && $x >= $x1 && $x <= $x2)

{

$y = 1.0 * ($x - $x1) / ($x2 - $x1) * ($y2 - $y1) + $y1;

return number_format($y, 2, '.', '');

}

//'\'形状

if($x2 != $x3 && $x >= $x2 && $x <= $x3)

{

$y = 1.0 * ($x - $x2) / ($x3 - $x2) * ($y3 - $y2) + $y2;

return number_format($y, 2, '.', '');

}

return 0;

}/*}}}*/

/**

* 格式化修红包数据

*

* @param mixed $leftMoney

* @param array $data

* @access public

* @return void

*/

private function format($leftMoney,array $data)

{/*{{{*/

//不能发随机红包

if(false == $this->isCanBuilder())

{

return array($leftMoney,$data);

}

//红包剩余是0

if(0 == $leftMoney)

{

return array($leftMoney,$data);

}

//数组为空

if(count($data) < 1)

{

return array($leftMoney,$data);

}

//如果是可以有剩余，并且$leftMoney > 0

if('Can_Left' == $this->formatType

&& $leftMoney > 0)

{

return array($leftMoney,$data);

}

//我的峰值

$myMax = $this->maxMoney;

// 如果还有余钱，则尝试加到小红包里，如果加不进去，则尝试下一个。

while($leftMoney > 0)

{

$found = 0;

foreach($data as $key => $val)

{

//减少循环优化

if($leftMoney <= 0)

{

break;

}

//预判

$afterLeftMoney = (double)$leftMoney - 0.01;

$afterVal = (double)$val + 0.01;

if( $afterLeftMoney >= 0 && $afterVal <= $myMax)

{

$found = 1;

$data[$key] = number_format($afterVal,2,'.','');

$leftMoney = $afterLeftMoney;

//精度

$leftMoney = number_format($leftMoney,2,'.','');

}

}

//如果没有可以加的红包，需要结束,否则死循环

if($found == 0)

{

break;

}

}

//如果$leftMoney < 0 ,说明生成的红包超过预算了，需要减少部分红包金额

while($leftMoney < 0)

{

$found = 0;

foreach($data as $key => $val)

{

if($leftMoney >= 0)

{

break;

}

//预判

$afterLeftMoney = (double)$leftMoney + 0.01;

$afterVal = (double)$val - 0.01;

if( $afterLeftMoney <= 0 && $afterVal >= $this->minMoney)

{

$found = 1;

$data[$key] = number_format($afterVal,2,'.','');

$leftMoney = $afterLeftMoney;

$leftMoney = number_format($leftMoney,2,'.','');

}

}

//如果一个减少的红包都没有的话，需要结束，否则死循环

if($found == 0)

{

break;

}

}

return array($leftMoney,$data);

}/*}}}*/

}/*}}}*/

//维护策略的环境类

class RedPackageBuilder

{/*{{{*/

// 实例

protected static $_instance = null;

/**

* Singleton instance（获取自己的实例）

*

* @return MemcacheOperate

*/

public static function getInstance()

{ /*{{{*/

if (null === self::$_instance)

{

self::$_instance = new self();

}

return self::$_instance;

} /*}}}*/

/**

* 获取策略【使用反射】

*

* @param string $type 类型

* @return void

*/

public function getBuilderStrategy($type)

{ /*{{{*/

$class = $type.'PackageStrategy';

if(class_exists($class))

{

return new $class();

}

else

{

throw new Exception("{$class} 类不存在！");

}

} /*}}}*/

public function getRedPackageByDTO(OptionDTO $optionDTO)

{/*{{{*/

//获取策略

$builderStrategy = $this->getBuilderStrategy($optionDTO->builderStrategy);

//设置参数

$builderStrategy->setOption($optionDTO);

return $builderStrategy->create();

}/*}}}*/

}/*}}}*/

class Client

{/*{{{*/

public static function main($argv)

{

//固定红包

$dto = OptionDTO::create(1000,10,100,100,'Equal');

$data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);

//print_r($data);

//随机红包[修数据]

$dto = OptionDTO::create(5,10,0.01,0.99,'RandTriangle');

$data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);

print_r($data);

//随机红包[不修数据]

$dto = OptionDTO::create(5,10,0.01,0.99,'RandTriangle','Can_Left');

$data = RedPackageBuilder::getInstance()->getRedPackageByDTO($dto);

//print_r($data);

}

}/*}}}*/

Client::main($argv);