音乐随机播放算法_随机播放音乐的原理

之前就一直好奇手机QQ音乐中的随机播放是怎么实现的。随机过程很好实现，主要是上一曲以及下一曲的选择上。今天看博客，恰巧看到了有一篇简单介绍了常见的音乐随机播放算法。下面根据博主ACE1985的介绍再结合自己的一点感受做下总结。

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。

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：

1. void srand(  

2.    unsigned int seed   

3. );  

srand()和rand()配合使用的示例如下：

1. #include <stdlib.h>  

2. #include <stdio.h>  

3. #include <time.h>  

4.   

5. int main( void )  

6. {  

7.    int i;  

8.   

9.    /* Seed the random-number generator with current time so that 

10.    * the numbers will be different every time we run. 

11.    */  

12.   srand( (unsigned)time( NULL ) );  

13.  

14.   /* Display 10 numbers. */  

15.   for( i = 0;   i < 10;i++ )  

16.      printf( "  %6d\n", rand() );  

17.}  

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

1. #include <cstdlib>    

2. #include <iostream>    

3. using namespace std;    

4.    

5. //得到范围start~end之间的随机数   

6. int rand(int start, int end)    

7. {    

8.     return rand()%(end - start) + start;    

9. }    

10.    

11.void swap(int* a, int* b)    

12.{    

13.    *a = *a ^ *b;    

14.    *b = *a ^ *b;    

15.    *a = *a ^ *b;    

16.}    

17.void shuffle(int a[], int len)    

18.{    

19.    int key;    

20.    srand((unsigned int)time(NULL));//srand应该放在for循环之外   

21.    for(int i = 0; i< len; i++)    

22.    {    

23.        key = rand(0, len);    

24.        printf("key = %d\n", key);  

25.        swap(a[i], a[key]);  //乱序   

26.    }    

27.}    

28.    

29.int main(int argc, char *argv[])    

30.{    

31.    int a[8]={3, 5, 7, 2, 12, 1, 8, 6};    

32.    shuffle(a, 8);    

33.    for(int i = 0; i < 8; i++)    

34.    {    

35.        printf("%d\n", a[i]);    

36.    }    

37.    system("pause");    

38.    return 0;    

39.}  

4.2）Java版本

1. import java.util.Random;  

2.   

3. public class ASCE {  

4.   

5.     public static void main(String arg[]) {  

6.         String[] musicUrl = { "/music/1.mp3", "/music/2.mp3", "/music/3.mp3",  

7.                 "/music/4.mp3", "/music/5.mp3", "/music/6.mp3", "/music/7.mp3",  

8.                 "/music/8.mp3", "/music/9.mp3", "/music/10.mp3" };  

9.   

10.        shuffle(musicUrl);  

11.        for (String music : musicUrl) {  

12.            System.out.println(music);  

13.        }  

14.    }  

15.  

16.    public static void shuffle(String[] musicUrl) {  

17.        int key;  

18.        String temp;  

19.        Random rand = new Random();  

20.  

21.        for (int i = 0; i < musicUrl.length; i++) {  

22.            key = rand.nextInt(musicUrl.length - 1);  

23.            temp = musicUrl[i];  

24.            musicUrl[i] = musicUrl[key];  

25.            musicUrl[key] = temp;  

26.        }  

27.    }  

28.}  

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：

1. template<class RandomAccessIterator>  

2.    void random_shuffle(  

3.       RandomAccessIterator _First, //指向序列首元素的迭代器  

4.       RandomAccessIterator _Last  //指向序列最后一个元素的下一个位置的迭代器  

5.    );  

6. template<class RandomAccessIterator, class RandomNumberGenerator>  

7.    void random_shuffle(  

8.       RandomAccessIterator _First,  

9.       RandomAccessIterator _Last,  

10.      RandomNumberGenerator& _Rand //调用随机数产生器的函数  

11.   );  

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：

1. public static void shuffle(List<?> list) {  

2.     Random rnd = r;  

3.     if (rnd == null)  

4.         r = rnd = new Random();  

5.     shuffle(list, rnd);  

6. }  

7. private static Random r;  

8.   

9. public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {  

10.    int size = list.size();  

11.    if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {  

12.        for (int i=size; i>1; i--)  

13.            swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));  

14.    } else {  

15.        Object arr[] = list.toArray();  

16.  

17.        // Shuffle array  

18.        for (int i=size; i>1; i--)  

19.            swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));  

20.  

21.        // Dump array back into list  

22.        ListIterator it = list.listIterator();  

23.        for (int i=0; i<arr.length; i++) {  

24.            it.next();  

25.            it.set(arr[i]);  

26.        }  

27.    }  

28.}  

参考文献：

1）http://www.ifanr.com/29498 从随机播放算法看iPod的细节之美

2）http://blog.csdn.net/cstn_kdlx/article/details/7326516 随机数生成问题小结

3）http://blog.csdn.net/hcy0727/article/details/7581671 洗牌算法

4）http://blog.csdn.net/chosen0ne/article/details/6129315 随机播放CD

5）http://blog.csdn.net/ACE1985/article/details/5868682 random_shuffle()和transform算法

转载自http://blog.csdn.net/asce1885/article/details/7582735

 

 

 

之前就一直好奇手机QQ音乐中的随机播放是怎么实现的。随机过程很好实现，主要是上一曲以及下一曲的选择上。今天看博客，恰巧看到了有一篇简单介绍了常见的音乐随机播放算法。下面根据博主ACE1985的介绍再结合自己的一点感受做下总结。

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。

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：

1. void srand(  

2.    unsigned int seed   

3. );  

srand()和rand()配合使用的示例如下：

1. #include <stdlib.h>  

2. #include <stdio.h>  

3. #include <time.h>  

4.   

5. int main( void )  

6. {  

7.    int i;  

8.   

9.    /* Seed the random-number generator with current time so that 

10.    * the numbers will be different every time we run. 

11.    */  

12.   srand( (unsigned)time( NULL ) );  

13.  

14.   /* Display 10 numbers. */  

15.   for( i = 0;   i < 10;i++ )  

16.      printf( "  %6d\n", rand() );  

17.}  

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

1. #include <cstdlib>    

2. #include <iostream>    

3. using namespace std;    

4.    

5. //得到范围start~end之间的随机数   

6. int rand(int start, int end)    

7. {    

8.     return rand()%(end - start) + start;    

9. }    

10.    

11.void swap(int* a, int* b)    

12.{    

13.    *a = *a ^ *b;    

14.    *b = *a ^ *b;    

15.    *a = *a ^ *b;    

16.}    

17.void shuffle(int a[], int len)    

18.{    

19.    int key;    

20.    srand((unsigned int)time(NULL));//srand应该放在for循环之外   

21.    for(int i = 0; i< len; i++)    

22.    {    

23.        key = rand(0, len);    

24.        printf("key = %d\n", key);  

25.        swap(a[i], a[key]);  //乱序   

26.    }    

27.}    

28.    

29.int main(int argc, char *argv[])    

30.{    

31.    int a[8]={3, 5, 7, 2, 12, 1, 8, 6};    

32.    shuffle(a, 8);    

33.    for(int i = 0; i < 8; i++)    

34.    {    

35.        printf("%d\n", a[i]);    

36.    }    

37.    system("pause");    

38.    return 0;    

39.}  

4.2）Java版本

1. import java.util.Random;  

2.   

3. public class ASCE {  

4.   

5.     public static void main(String arg[]) {  

6.         String[] musicUrl = { "/music/1.mp3", "/music/2.mp3", "/music/3.mp3",  

7.                 "/music/4.mp3", "/music/5.mp3", "/music/6.mp3", "/music/7.mp3",  

8.                 "/music/8.mp3", "/music/9.mp3", "/music/10.mp3" };  

9.   

10.        shuffle(musicUrl);  

11.        for (String music : musicUrl) {  

12.            System.out.println(music);  

13.        }  

14.    }  

15.  

16.    public static void shuffle(String[] musicUrl) {  

17.        int key;  

18.        String temp;  

19.        Random rand = new Random();  

20.  

21.        for (int i = 0; i < musicUrl.length; i++) {  

22.            key = rand.nextInt(musicUrl.length - 1);  

23.            temp = musicUrl[i];  

24.            musicUrl[i] = musicUrl[key];  

25.            musicUrl[key] = temp;  

26.        }  

27.    }  

28.}  

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：

1. template<class RandomAccessIterator>  

2.    void random_shuffle(  

3.       RandomAccessIterator _First, //指向序列首元素的迭代器  

4.       RandomAccessIterator _Last  //指向序列最后一个元素的下一个位置的迭代器  

5.    );  

6. template<class RandomAccessIterator, class RandomNumberGenerator>  

7.    void random_shuffle(  

8.       RandomAccessIterator _First,  

9.       RandomAccessIterator _Last,  

10.      RandomNumberGenerator& _Rand //调用随机数产生器的函数  

11.   );  

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：

1. public static void shuffle(List<?> list) {  

2.     Random rnd = r;  

3.     if (rnd == null)  

4.         r = rnd = new Random();  

5.     shuffle(list, rnd);  

6. }  

7. private static Random r;  

8.   

9. public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {  

10.    int size = list.size();  

11.    if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {  

12.        for (int i=size; i>1; i--)  

13.            swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));  

14.    } else {  

15.        Object arr[] = list.toArray();  

16.  

17.        // Shuffle array  

18.        for (int i=size; i>1; i--)  

19.            swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));  

20.  

21.        // Dump array back into list  

22.        ListIterator it = list.listIterator();  

23.        for (int i=0; i<arr.length; i++) {  

24.            it.next();  

25.            it.set(arr[i]);  

26.        }  

27.    }  

28.}  

参考文献：

1）http://www.ifanr.com/29498 从随机播放算法看iPod的细节之美

2）http://blog.csdn.net/cstn_kdlx/article/details/7326516 随机数生成问题小结

3）http://blog.csdn.net/hcy0727/article/details/7581671 洗牌算法

4）http://blog.csdn.net/chosen0ne/article/details/6129315 随机播放CD

5）http://blog.csdn.net/ACE1985/article/details/5868682 random_shuffle()和transform算法

转载自http://blog.csdn.net/asce1885/article/details/7582735