鸿蒙NEXT开发案例：随机数生成

【引言】

本项目是一个简单的随机数生成器应用，用户可以通过设置随机数的范围和个数，并选择是否允许生成重复的随机数，来生成所需的随机数列表。生成的结果可以通过点击“复制”按钮复制到剪贴板。

【环境准备】

• 操作系统：Windows 10
• 开发工具：DevEco Studio NEXT Beta1 Build Version: 5.0.3.806
• 目标设备：华为Mate60 Pro
• 开发语言：ArkTS
• 框架：ArkUI
• API版本：API 12

【关键技术点】

1. 用户界面设计

用户界面主要包括以下几个部分：

• 标题栏：显示应用名称。
• 输入框：用户可以输入随机数的起始值、结束值和生成个数。
• 开关：用户可以选择生成的随机数是否允许重复。
• 生成按钮：点击后生成随机数。
• 结果显示区：显示生成的随机数，并提供复制功能。

2. 随机数生成算法

随机数生成是本项目的重点。根据用户是否允许生成重复的随机数，算法分为两种情况：

2.1 不允许重复

当用户选择不允许生成重复的随机数时，程序使用一个 Set 来存储生成的随机数，利用 Set 的特性自动去重。具体步骤如下：

1）计算范围：计算用户指定的随机数范围 range = endValue - startValue + 1。

2）生成随机数：使用一个临时数组 tempArray 来辅助生成不重复的随机数。每次生成一个随机索引 randomIndex，从 tempArray 中取出或计算一个新的随机数 randomNum，并将其添加到 Set 中。

3）更新临时数组：将 tempArray 中末尾的元素移动到随机位置，以确保下次生成的随机数仍然是唯一的。

if (!this.isUnique) {
  if (countValue > range) {
    // 显示错误提示
    this.getUIContext().showAlertDialog({
      title: '错误提示',
      message: `请求的随机数数量超过了范围内的总数`,
      confirm: {
        defaultFocus: true,
        value: '我知道了',
        fontColor: Color.White,
        backgroundColor: this.primaryColor,
        action: () => {}
      },
      onWillDismiss: () => {},
      alignment: DialogAlignment.Center,
    });
    return;
  }
  for (let i = 0; i < countValue; i++) {
    let randomIndex = Math.floor(Math.random() * (range - i));
    let randomNum = 0;
    if (tempArray[randomIndex] !== undefined) {
      randomNum = tempArray[randomIndex];
    } else {
      randomNum = startValue + randomIndex;
    }
    generatedNumbers.add(randomNum);
    if (tempArray[range - 1 - i] === undefined) {
      tempArray[range - 1 - i] = startValue + range - 1 - i;
    }
    tempArray[randomIndex] = tempArray[range - 1 - i];
  }
  this.generatedNumbers = JSON.stringify(Array.from(generatedNumbers));
}

2.2 允许重复

当用户选择允许生成重复的随机数时，程序直接在指定范围内生成随机数，并将其添加到结果数组中。

else {
  for (let i = 0; i < this.countValue; i++) {
    let randomNumber = this.startValue + Math.floor(Math.random() * (this.endValue - this.startValue));
    tempArray.push(randomNumber);
  }
  this.generatedNumbers = JSON.stringify(tempArray);
}

3. 剪贴板功能

为了方便用户使用，程序提供了将生成的随机数复制到剪贴板的功能。具体实现如下：

private copyToClipboard(text: string): void {
  const pasteboardData = pasteboard.createData(pasteboard.MIMETYPE_TEXT_PLAIN, text);
  const systemPasteboard = pasteboard.getSystemPasteboard();
  systemPasteboard.setData(pasteboardData);
  promptAction.showToast({ message: '已复制' });
}

【完整代码】

// 导入剪贴板服务模块，用于后续实现复制功能
import { pasteboard } from '@kit.BasicServicesKit';
// 导入用于显示提示信息的服务
import { promptAction } from '@kit.ArkUI';

// 使用装饰器定义一个入口组件，这是应用的主界面
@Entry
@Component
struct RandomNumberGenerator {
  // 定义基础间距，用于布局中的间距设置
  @State private baseSpacing: number = 30;
  // 存储生成的随机数字符串
  @State private generatedNumbers: string = '';
  // 应用的主题色
  @State private primaryColor: string = '#fea024';
  // 文本的颜色
  @State private fontColor: string = "#2e2e2e";
  // 输入框是否获取焦点的状态变量
  @State private isFocusStart: boolean = false;
  @State private isFocusEnd: boolean = false;
  @State private isFocusCount: boolean = false;
  // 是否允许生成的随机数重复
  @State private isUnique: boolean = true;
  // 随机数生成的起始值
  @State private startValue: number = 0;
  // 随机数生成的结束值
  @State private endValue: number = 0;
  // 要生成的随机数个数
  @State private countValue: number = 0;

  // 生成随机数的方法
  private generateRandomNumbers(): void {
    const startValue = this.startValue; // 获取当前设定的起始值
    const endValue = this.endValue; // 获取当前设定的结束值
    const countValue = this.countValue; // 获取当前设定的生成个数
    const range: number = endValue - startValue + 1; // 计算生成范围


    // 用于存储生成的随机数
    const generatedNumbers = new Set<number>(); // 使用Set来自动去重
    const tempArray: number[] = []; // 临时数组，用于辅助生成不重复的随机数

    // 如果不允许重复，则使用去重算法生成随机数
    if (!this.isUnique) {
      // 如果请求的随机数数量超过了范围内的总数，则显示错误提示
      if (countValue > range) {
        this.getUIContext().showAlertDialog({
          title: '错误提示',
          message: `请求的随机数数量超过了范围内的总数`,
          confirm: {
            defaultFocus: true,
            value: '我知道了',
            fontColor: Color.White,
            backgroundColor: this.primaryColor,
            action: () => {} // 点击确认后的回调
          },
          onWillDismiss: () => {}, // 对话框即将关闭时的回调
          alignment: DialogAlignment.Center, // 对话框的对齐方式
        });
        return;
      }

      for (let i = 0; i < countValue; i++) {
        let randomIndex = Math.floor(Math.random() * (range - i)); // 在剩余范围内选择一个随机索引
        let randomNum = 0;
        if (tempArray[randomIndex] !== undefined) { // 如果索引位置已有值，则使用该值
          randomNum = tempArray[randomIndex];
        } else {
          randomNum = startValue + randomIndex; // 否则计算新的随机数
        }
        generatedNumbers.add(randomNum); // 添加到Set中，自动去重
        if (tempArray[range - 1 - i] === undefined) { // 更新末尾元素的位置
          tempArray[range - 1 - i] = startValue + range - 1 - i;
        }
        tempArray[randomIndex] = tempArray[range - 1 - i]; // 将末尾元素移到随机位置
      }
      // 将生成的随机数转换成JSON格式的字符串
      this.generatedNumbers = JSON.stringify(Array.from(generatedNumbers));
    } else {
      // 如果允许重复，则直接生成随机数
      for (let i = 0; i < this.countValue; i++) {
        let randomNumber = this.startValue + Math.floor(Math.random() * (this.endValue - this.startValue));
        tempArray.push(randomNumber);
      }
      // 将生成的随机数转换成JSON格式的字符串
      this.generatedNumbers = JSON.stringify(tempArray);
    }
  }

  // 将生成的随机数复制到剪贴板的方法
  private copyToClipboard(text: string): void {
    const pasteboardData = pasteboard.createData(pasteboard.MIMETYPE_TEXT_PLAIN, text); // 创建剪贴板数据
    const systemPasteboard = pasteboard.getSystemPasteboard(); // 获取系统剪贴板
    systemPasteboard.setData(pasteboardData); // 设置剪贴板数据
    // 显示复制成功的提示信息
    promptAction.showToast({ message: '已复制' });
  }

  // 构建页面布局的方法
  build() {
    Column() {
      // 标题栏，展示应用名
      Text("随机数生成")
        .width('100%') // 设置宽度为100%
        .height(54) // 设置高度为54
        .fontSize(18) // 设置字体大小为18
        .fontWeight(600) // 设置字体粗细为600
        .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色为白色
        .textAlign(TextAlign.Center) // 设置文本居中对齐
        .fontColor(this.fontColor); // 设置文本颜色

      // 随机数范围设置区域
      Column() {
        Row() {
          Text(`随机数范围`)
            .fontWeight(600) // 设置字体粗细为600
            .fontSize(18) // 设置字体大小为18
            .fontColor(this.fontColor); // 设置文本颜色
        }
        .margin({ top: `${this.baseSpacing}lpx`, left: `${this.baseSpacing}lpx` }); // 设置边距

        // 输入随机数范围的两个值
        Row() {
          TextInput({ placeholder: '开始(>=)' }) // 输入框，显示占位符
            .layoutWeight(1) // 设置布局权重为1
            .type(InputType.Number) // 设置输入类型为数字
            .placeholderColor(this.isFocusStart ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置占位符颜色
            .fontColor(this.isFocusStart ? this.primaryColor : this.fontColor) // 设置文本颜色
            .borderColor(this.isFocusStart ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置边框颜色
            .borderWidth(1) // 设置边框宽度
            .borderRadius(10) // 设置圆角半径
            .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色
            .showUnderline(false) // 不显示下划线
            .onBlur(() => this.isFocusStart = false) // 输入框失去焦点时的处理
            .onFocus(() => this.isFocusStart = true) // 输入框获得焦点时的处理
            .onChange((value: string) => this.startValue = Number(value)); // 输入值变化时的处理

          // 分隔符
          Line().width(10) // 设置分隔符宽度

          TextInput({ placeholder: '结束(<=)' }) // 输入框，显示占位符
            .layoutWeight(1) // 设置布局权重为1
            .type(InputType.Number) // 设置输入类型为数字
            .placeholderColor(this.isFocusEnd ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置占位符颜色
            .fontColor(this.isFocusEnd ? this.primaryColor : this.fontColor) // 设置文本颜色
            .borderColor(this.isFocusEnd ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置边框颜色
            .borderWidth(1) // 设置边框宽度
            .borderRadius(10) // 设置圆角半径
            .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色
            .showUnderline(false) // 不显示下划线
            .onBlur(() => this.isFocusEnd = false) // 输入框失去焦点时的处理
            .onFocus(() => this.isFocusEnd = true) // 输入框获得焦点时的处理
            .onChange((value: string) => this.endValue = Number(value)); // 输入值变化时的处理
        }
        .margin({
          left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左边距
          right: `${this.baseSpacing}lpx`, // 右边距
          top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
        });

        // 输入生成随机数的个数
        Text('生成随机数个数')
          .fontWeight(600) // 设置字体粗细为600
          .fontSize(18) // 设置字体大小为18
          .fontColor(this.fontColor) // 设置文本颜色
          .margin({ left: `${this.baseSpacing}lpx`, top: `${this.baseSpacing}lpx` }); // 设置边距

        Row() {
          TextInput({ placeholder: '' }) // 输入框，显示占位符
            .layoutWeight(1) // 设置布局权重为1
            .type(InputType.Number) // 设置输入类型为数字
            .placeholderColor(this.isFocusCount ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置占位符颜色
            .fontColor(this.isFocusCount ? this.primaryColor : this.fontColor) // 设置文本颜色
            .borderColor(this.isFocusCount ? this.primaryColor : Color.Gray) // 设置边框颜色
            .borderWidth(1) // 设置边框宽度
            .borderRadius(10) // 设置圆角半径
            .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色
            .showUnderline(false) // 不显示下划线
            .onBlur(() => this.isFocusCount = false) // 输入框失去焦点时的处理
            .onFocus(() => this.isFocusCount = true) // 输入框获得焦点时的处理
            .onChange((value: string) => this.countValue = Number(value)); // 输入值变化时的处理
        }
        .margin({
          left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左边距
          right: `${this.baseSpacing}lpx`, // 右边距
          top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
        });

        // 设置数字是否可重复的开关
        Row() {
          Text('数字是否可重复')
            .fontWeight(400) // 设置字体粗细为400
            .fontSize(16) // 设置字体大小为16
            .fontColor(this.fontColor) // 设置文本颜色
            .layoutWeight(1); // 设置布局权重为1

          Toggle({ type: ToggleType.Checkbox, isOn: this.isUnique }) // 切换按钮
            .width('100lpx') // 设置宽度
            .height('50lpx') // 设置高度
            .borderColor(Color.Gray) // 设置边框颜色
            .selectedColor(this.primaryColor) // 设置选中时的颜色
            .onChange((isOn: boolean) => this.isUnique = isOn) // 切换状态变化时的处理
            .align(Alignment.End); // 设置对齐方式为右对齐
        }
        .margin({
          top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
        })
        .width('100%') // 设置宽度为100%
        .padding({
          left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左内边距
          right: `${this.baseSpacing}lpx`, // 右内边距
          top: `${this.baseSpacing / 3}lpx`, // 上内边距
        })
        .hitTestBehavior(HitTestMode.Block) // 设置点击测试行为
        .onClick(() => this.isUnique = !this.isUnique); // 点击时切换状态

        // 生成随机数的按钮
        Text('开始生成')
          .fontColor(Color.White) // 设置文本颜色为白色
          .backgroundColor(this.primaryColor) // 设置背景颜色为主题色
          .height(54) // 设置高度为54
          .textAlign(TextAlign.Center) // 设置文本居中对齐
          .borderRadius(10) // 设置圆角半径
          .fontSize(18) // 设置字体大小为18
          .width(`${650 - this.baseSpacing * 2}lpx`) // 设置宽度
          .margin({
            top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
            left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左边距
            right: `${this.baseSpacing}lpx`, // 右边距
            bottom: `${this.baseSpacing}lpx` // 下边距
          })
          .clickEffect({ level: ClickEffectLevel.HEAVY, scale: 0.8 }) // 设置点击效果
          .onClick(() => this.generateRandomNumbers()); // 点击时生成随机数
      }
      .width('650lpx') // 设置宽度
      .margin({ top: 20 }) // 设置上边距
      .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色为白色
      .borderRadius(10) // 设置圆角半径
      .alignItems(HorizontalAlign.Start); // 设置水平对齐方式为左对齐

      // 显示生成的随机数
      Column() {
        Text(`生成的随机数为：`)
          .fontWeight(600) // 设置字体粗细为600
          .fontSize(18) // 设置字体大小为18
          .fontColor(this.fontColor) // 设置文本颜色
          .margin({
            top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
            left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左边距
          });

        Text(`${this.generatedNumbers}`) // 显示生成的随机数
          .width('650lpx') // 设置宽度
          .fontColor(this.primaryColor) // 设置文本颜色为主题色
          .fontSize(18) // 设置字体大小为18
          .textAlign(TextAlign.Center) // 设置文本居中对齐
          .padding({ left: 5, right: 5 }) // 设置内边距
          .margin({
            top: `${this.baseSpacing / 3}lpx` // 上边距
          });

        // 复制生成的随机数到剪贴板的按钮
        Text('复制')
          .enabled(this.generatedNumbers ? true : false) // 按钮是否可用
          .fontColor(Color.White) // 设置文本颜色为白色
          .backgroundColor(this.primaryColor) // 设置背景颜色为主题色
          .height(54) // 设置高度为54
          .textAlign(TextAlign.Center) // 设置文本居中对齐
          .borderRadius(10) // 设置圆角半径
          .fontSize(18) // 设置字体大小为18
          .width(`${650 - this.baseSpacing * 2}lpx`) // 设置宽度
          .margin({
            top: `${this.baseSpacing}lpx`, // 上边距
            left: `${this.baseSpacing}lpx`, // 左边距
            right: `${this.baseSpacing}lpx`, // 右边距
            bottom: `${this.baseSpacing}lpx` // 下边距
          })
          .clickEffect({ level: ClickEffectLevel.HEAVY, scale: 0.8 }) // 设置点击效果
          .onClick(() => this.copyToClipboard(this.generatedNumbers)); // 点击时复制随机数
      }
      .width('650lpx') // 设置宽度
      .backgroundColor(Color.White) // 设置背景颜色为白色
      .borderRadius(10) // 设置圆角半径
      .margin({ top: `${this.baseSpacing}lpx` }) // 设置上边距
      .alignItems(HorizontalAlign.Start); // 设置水平对齐方式为左对齐
    }
    .height('100%') // 设置高度为100%
    .width('100%') // 设置宽度为100%
    .backgroundColor("#f2f3f5"); // 设置背景颜色
  }
}