面试场景题：如何实现带权重值的抽奖程序

背景：

在之前有遇到一个面试题，让实现一个带有权重值的抽奖系统，具体如下：

假设一个类似抽盲盒的场景，配置了三个物品，1,2,3，分别的权重是20,30,50，表明物品1中奖概率20%，物品2中奖概率30%，物品3中奖概率50%，用户买了这个盲盒，实现根据中奖概率返回哪件物品？

infos := []RewardInfo{{RewardId: 1, RewardName: "物品A", Weight: 20},// 20%{RewardId: 2, RewardName: "物品B", Weight: 30},// 30%{RewardId: 3, RewardName: "物品C", Weight: 50},// 50%}

大家可以先想一下具体要怎么实现？

以穿越火线官方活动为例，活动链接：cf道聚城活动：

思路：

前提：以下代码示例都是参考上图的权重值。

首先，求出能使得所有奖品权重值都变为正整数的最大倍数 maxMultiple
- 找出所有奖品对应的权重值中，小数点后 [数字位数最多的权重值]，并根据此权重值小数点后的位数，求出使其权重值变为正整数的最大倍数 maxMultiple。遍历过程中，我们只关注小数类型的权重值，整数类型的权重值由于没有小数点，可以直接跳过。
- 例如：“奖品A权重值 0.25，奖品B权重值 0.75，奖品C权重值 1，奖品D权重值 98，加起来一共是 100 ”。我们可以找出 小数点后 [数字位数最多的权重值]，即奖品A的 0.25（或者奖品B的权重值 0.75）。并且其小数点之后的位数有2位，它需要乘以100（10*10）才能变为正整数 25，因此得到 maxMultiple = 100。
然后，根据 [不同奖品的权重值] 乘以 [之前求得的最大倍数 maxMultiple]，分配对应个数的奖品到奖池中：
最后，根据 rand 随机种子函数，从构建好的奖池中抽取奖品即可。
如果需要的话，可以将每次抽取的奖品记录单独输出到一个文件中。

注意：

rewardList := make([]int32, 0, maxMultiple*100)：
为了避免奖池切片反复扩容影响性能，最好提前预估cap容量：倍率*100
例如奖品A的权重为 0.25，乘以100倍率后为 25；奖品D的权重为 98，乘以100倍率后为 9800；那么对于总权重为100，乘以100倍率后就为1w。因此可以预估切片容量为1w。
time.Sleep(time.Nanosecond)：
每次抽奖都有一定时间间隔，避免程序运行过快导致一瞬间的随机数种子都一致，我这里每次休眠时长为100纳秒。

代码：

// RewardInfo 奖励信息
type RewardInfo struct {RewardId   int32   `json:"-"`          // 奖品idRewardName string  `json:"RewardName"` // 奖品名称Weight     float32 `json:"Weight"`     // 抽中的权重（省略末尾百分号的形式：例如某奖品权重为 0.1%，那么这里值也为 0.1）GetCnt     int32   `json:"GetCnt"`     // 中奖数
}// 抽奖模拟器
// 入参：chouJiangCnt-用户的抽取次数
func LotterySimulator(chouJiangCnt int) {// 以下权重都是百分制（省略了末尾百分号%），例如 0.1 → 0.1%，79 → 79%，一共是100%infos := []RewardInfo{{RewardId: 1, RewardName: "幻神-CFS2022(皮肤,不可交易)", Weight: 0.1},{RewardId: 2, RewardName: "火麒麟-巅峰荣耀(皮肤,不可交易)", Weight: 0.15},{RewardId: 3, RewardName: "黑骑士-CFS2021(皮肤,不可交易)", Weight: 0.25},{RewardId: 4, RewardName: "毁灭-CFS2020(皮肤,不可交易)", Weight: 0.25},{RewardId: 5, RewardName: "M4A1-雷神-CFS2019(皮肤,不可交易)", Weight: 0.3},{RewardId: 6, RewardName: "毁灭-CFS2018(皮肤,不可交易)", Weight: 0.3},{RewardId: 7, RewardName: "火麒麟-CFS2018(皮肤,不可交易)", Weight: 0.3},{RewardId: 8, RewardName: "屠龙-荣耀之锋(皮肤,不可交易)", Weight: 0.4},{RewardId: 9, RewardName: "修罗-CFS2018(皮肤,不可交易)", Weight: 0.85},{RewardId: 10, RewardName: "王者之石x1", Weight: 7},{RewardId: 11, RewardName: "积分x100", Weight: 0.1},{RewardId: 12, RewardName: "积分x10", Weight: 1},{RewardId: 13, RewardName: "积分x5", Weight: 10},{RewardId: 14, RewardName: "积分x1", Weight: 79},}// 初始化奖品属性maprewardMap := make(map[int32]RewardInfo)for _, rewardInfo := range infos {rewardMap[rewardInfo.RewardId] = RewardInfo{RewardId:   rewardInfo.RewardId,RewardName: rewardInfo.RewardName,Weight:     rewardInfo.Weight,GetCnt:     0,}}// 此处按需添加：将抽奖结果记录文件于当前路径下// 注意：我下面是判断抽到幻神才输出结果记录到文件testJsonFile, _ := os.OpenFile("./cf_reward.json", os.O_CREATE|os.O_RDWR|os.O_TRUNC, 0777)defer testJsonFile.Close()// 当前抽奖已花费总金额，初始为0；单次抽奖花费金额10元costMoneyOfTotal, costMoneyOfEveryTime := 0, 10for {time.Sleep(time.Second) // 每秒抽一次，控制下速率，方便控制台打印观察fmt.Printf("抽奖中...，当前已消费%v元\n", costMoneyOfTotal)for i := 0; i < chouJiangCnt; i++ {rewardId := SelectByWeight(infos)// 组装抽取奖品的数据rewardMap[rewardId] = RewardInfo{RewardId:   rewardMap[rewardId].RewardId,RewardName: rewardMap[rewardId].RewardName,Weight:     rewardMap[rewardId].Weight,GetCnt:     rewardMap[rewardId].GetCnt + 1,}costMoneyOfTotal += costMoneyOfEveryTime// 每次抽奖都有一定间隔，避免运行过快导致一瞬间的随机数种子都一致time.Sleep(time.Nanosecond)}// 以下逻辑按需添加，只是输出指定抽奖结果到文件// 如果 幻神数 > 0，则把抽奖结果记录到文件中，并停止抽奖if rewardMap[1].GetCnt > 0 {jsonRewardMap, _ := json.Marshal(rewardMap)// fmt.Printf("rewardMap: \n%v\n", string(jsonRewardMap))writer := bufio.NewWriter(testJsonFile)writer.WriteString(string(jsonRewardMap) + "\n" + fmt.Sprintf("一共花费RMB：%v", costMoneyOfTotal))writer.Flush()break}}return
}// SelectByWeight 根据不同奖品权重随机抽取奖品并返回
func SelectByWeight(infos []RewardInfo) (RewardId int32) {// 先找出所有奖品数要乘的最大公共倍数 maxMultiplevar maxMultiple int = 1for i := 0; i < len(infos); i++ {strWeight := fmt.Sprintf("%v", infos[i].Weight)// maxMultiple 只关注小数类型权重值，整数类型权重值直接跳过。例如"0.25"，我们通过其中的"25"来得到 maxMultiple=100if i := strings.Index(strWeight, "."); i == -1 {continue}var tmpMultiple int = 1for i := 0; i < len(strWeight[i+1:]); i++ {tmpMultiple *= 10}if maxMultiple < tmpMultiple {maxMultiple = tmpMultiple}}// fmt.Println("最大倍数 maxMultiple: ", maxMultiple)// 避免反复扩容，提前预估cap容量：倍率*100// 例如权重为0.85，乘以100倍率后为85；那么对于总权重为100，乘以100倍率后就为1wrewardList := make([]int32, 0, maxMultiple*100)// 根据不同奖品的权重值，分配对应个数的奖品到奖池中for _, info := range infos {for i := 0; i < int(info.Weight*float32(maxMultiple)); i++ { // 填充每个奖品的整数样本个数到容量为1w的奖池中rewardList = append(rewardList, info.RewardId)}}// fmt.Printf("奖池奖品总数 = %v, 奖池奖品明细 = %v \n", len(rewardList), rewardList)// // os.Exit(0)rand.Seed(time.Now().UnixNano())              // UnixNano将t表示为Unix时间，即从时间点January 1, 1970 UTC到时间点t所经过的时间（单位纳秒）return rewardList[rand.Intn(len(rewardList))] // rand.Intn(100)类似于rand.Int()%100
}func main() {// 模拟cf抽奖LotterySimulator(10)
}

运行结果

比如我这次试水了1800，就抽中了概率最低的幻神−CFS2022\color{red}{幻神-CFS2022}幻神−CFS2022，运气中规中矩。

抽奖结果单独记录到文件：

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