C#生成防伪码的思路及源码分享

2020-01-24 02:40:25

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供稿：网友

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<K,T>,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：

复制代码代码如下:

StringBuilder result = new StringBuilder();
Dictionary<String, int> Hash = new Dictionary<String, int>(); //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：

复制代码代码如下:

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<String,int> Hash = new Dictionary<String,int >();
            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();
        }
    }
}