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PHP 產生指定數量不重複隨機數的高效能寫法

編輯：PHP 相關知識

PHP 產生指定數量不重複隨機數的高效能寫法

需求：從 1~25 中隨機抽取 16 個不重複數字（模擬投票場景）。以下提供高效能解法並解析關鍵技巧。

核心函式

/**
 * 產生不重複隨機整數陣列
 * @param int $min  最小值（含）
 * @param int $max  最大值（含）
 * @param int $num  需要數量
 * @return array    索引連續的整數陣列
 */
function unique_rand(int $min, int $max, int $num): array {
    if ($num > ($max - $min + 1)) {
        throw new InvalidArgumentException("請求數量超過範圍");
    }
    $result = [];
    while (count($result) < $num) {
        $result[] = mt_rand($min, $max);
        // 「翻翻法」去重：利用鍵值互換特性，比 array_unique() 快數倍
        $result = array_flip(array_flip($result));
    }
    shuffle($result); // 打亂順序並重置鍵名為 0~n-1
    return $result;
}

// 使用範例
$arr = unique_rand(1, 25, 16);
sort($arr); // 如需排序
echo implode(',', $arr);
// 輸出範例：2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,13,16,20,21,22,24

關鍵技巧解析

技巧	說明	效能優勢
`mt_rand()`	梅森旋轉演算法，速度約 `rand()` 4 倍，隨機品質更好	高
翻翻法 `array_flip(array_flip($arr))`	利用陣列鍵名唯一性去重，避免 `array_unique()` 內部排序開銷	極高（大陣列下可快 10x+）
`shuffle()`	打亂順序並重建連續數字鍵，避免去重後鍵名斷裂導致遍歷麻煩	必要步驟

替代方案：範圍較小時

// 當範圍不大（如 1~1000），建立完整陣列洗牌切片更快
function unique_rand_small_range(int $min, int $max, int $num): array {
    $pool = range($min, $max);
    shuffle($pool);
    return array_slice($pool, 0, $num);
}

應用場景延伸

抽獎系統：獎池 ID 不重複抽取
問卷隨機選題：題庫中抽取指定數量
資料採樣：從大量資料中隨機取樣
遊戲發牌：洗牌後發牌

注意事項

PHP 7.1+ mt_rand() 已修正偏差問題，可放心使用。
極大範圍（如 1~1億）且需少量數字時，翻翻法最佳；需大量數字時，range() 會佔用大量記憶體，改用集合（如 SplFixedArray）或資料庫 ORDER BY RAND() LIMIT n。
加密用途請改用 random_int()。