CN102929967A - 随机数生成、存储和搜索的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种随机数生成、存储和搜索的***及方法。所述的***包括：号码区间库S1，用于生成和存放随机数的号码区间段；备用随机数库S2，从号码区间库中随机取得并生成随机数；已用索引库S3，与备用随机数库联系，根据号码区间建立已用随机数的索引，并将一个区间索引的已用随机数存放到对应独立的“已用分表”中；已用随机数库S4，与备用随机数库联系，用于存放所有已被使用的随机数，并将已用随机数按照已用索引库的随机数索引进行独立分表存放。本发明优化了海量随机数应用上的算法，同时也简化了实现的方法，极大地降低了成本，提高了性能，可以满足不同级别的数据处理要求。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理，尤其涉及一种用于信息安全、通信、数字接口以及计算机等领域中的海量随机数生成、存储和搜索的***及方法。
背景技术
目前，很多数据处理领域都需要用到随机数，这些应用具体涉及到随机数的生成、存储和搜索等多个方面，如信息加密、QQ号、网上交易凭证码、网络游戏等。
随机数分为真随机数和伪随机数，真随机数即模拟物理模型（如掷硬币）产生的随机数，需要用物理随机发生器把具有随机性质的物理过程变换为随机数。但缺点是不能产生与原来完全相同的随机数，对计算结果不能进行重复检查，当需要产生海量的随机数时，物理模型会变得相当复杂，并且对于硬件要求也非常高。伪随机数都是通过一定的算法生成的，最常见的随机数算法是线性同余法中的加同余和乘同余法。但是，随着数据量的增长，复杂的算法生成的大量伪随机数会对CPU产生一定的负担，同样对于硬件的要求也非常高。
以上两种方法，当随机数达到一定数量级后，对于随机数的生成效率、存储及索引等方面将会产生应用的瓶颈，将很难简单地解决和突破。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提出一种随机数生成、存储和搜索的***及方法。
本发明提出的随机数生成、存储和搜索的***包括：
号码区间库S1，用于生成和存放随机数的号码区间段；
备用随机数库S2，从号码区间库中随机取得并生成随机数；
已用索引库S3，与备用随机数库联系，根据号码区间建立已用随机数的索引，并将一个区间索引的已用随机数存放到对应独立的“已用分表”中；
已用随机数库S4，与备用随机数库联系，用于存放所有已被使用的随机数，并将已用随机数按照已用索引库的随机数索引进行独立分表存放。
所述的***还包括与已用索引库S3和已用随机数库S4联系的回收随机数库S5，用于回收不用的随机数，并将这些随机数返回至备用随机数库，留待再次利用。
本发明还提出一种随机数生成、存储和搜索的方法，包括如下步骤：
步骤A.生成号码区间；
步骤B.生成备用随机数；
步骤C.申请随机数；
步骤D.搜索随机数。
所述的步骤A包括：
A1.设置号码区间的生成规则，包括每个区间长度，区间段的最大数量，区间段的最小数量；
A2.按顺序生成一个号码区间段的开始号码；
A3.根据开始号码和区间长度生成该区间的结束号码；
A4.将生成的一个区间的开始号码和结束号码存储到号码区间库S1中；
A5.判断号码区间库生成的区间数量是否足够，如果不够，则重复步骤A2至步骤A4继续生成号码区间；
A6. 如果达到设定值，则结束生成号码区间。
所述的步骤B包括：
B1.从号码区间库中随机取一个区间，包括该区间的开始号码和结束号码；
B2.从所述区间的开始号码到结束号码的顺序生成所有号码；
B3.对所述区间的所有号码进行随机排序，得到一个区间的无序号码；
B4.删除号码区间库中取得的所述区间；
B5.将所述区间的所有随机数存到备用随机数库中；
B6.判断备用随机数库中的随机数会否足够，如果不足重复步骤B1至步骤B5，直到备用数据库中随机数达到设定值；
B7.如果足够，则结束生成备用随机数，并自动补充号码区间库中的区间。
所述的步骤C包括：
C1.应用方申请一定数量的随机数；
C2.从备用随机数库中随机地取一定数量的随机数；
C3.取一个随机数，搜索已用索引库，判断该随机数是否在已用索引库中；
C4.如果该随机数已经存在已用索引库中，则转步骤C7，如果该随机数不存在已用索引库中，则转步骤5；
C5.生成随机数对应的新索引，并存储到已用索引库中；
C6.将取出的随机数存放到索引对应的已用分表中；
C7.将取出的随机数存放到索引对应的“已用分表”中；
C8.将应用申请与随机数绑定并存储，以备搜索使用；
C9.判断是否完成随机数的申请数量，如果没有完成，则重复步骤C3至步骤C8，
C10：如果完成，则结束随机数处理，同时，补充“备用随机数库”的随机数量。
所述的步骤D包括：
D1.提交需要搜索的随机数；
D2.搜索已用索引库；
D3.判断该随机数是否存在于索引中；
D4.如果不在，表示该随机数不存在；
D5.如果存在，在已用随机数库中搜索索引区间对应的已用分表；
D6.判断已用分表中是否存在，如果没有，表示该随机数不存在；如果存在，返回该随机数信息。
本发明采用分层、分段、分库的思想、通过构造不同的***结构模块以及采用不同的流程步骤来实现海量随机数的生成、存储和搜索。本发明优化了海量随机数应用上的算法，同时也简化了实现的方法，极大地降低了成本，提高了性能，可以满足不同级别应用的要求。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的号码区间生成的流程图；
图3为本发明的备用随机数生成的流程图；
图4为本发明的随机数应用申请的流程图；
图5为本发明的随机数搜索的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的随机数生成、存储和搜索的***包括：号码区间库S1、备用随机数库S2、已用索引库S3、已用随机数库S4、回收随机数库S5。其中：
号码区间库S1用于生成和存放随机数的号码区间段，使用后的区间段将无效或删除，号码区间库的每个区间段包括开始数和结束数，每个区间段至少包括100万个随机数，号码区间库中可用的区间段至少10万个；
备用随机数库S2用于从号码区间库S1中随机取得并生成随机数，用于准备直接使用的随机数，并且保证该库中至少100万的随机数，并且可以根据需要控制随机数量；
已用索引库S3根据号码区间建立已用随机数的索引，已用索引库根据号码区间生成随机数对应的索引区间，索引区间包含开始号码和结束号码，每个索引区间至多容纳100万个号码，同时每一个索引对应已用随机数库中的一个独立已用分表，一个索引区间对应的所有随机数都放在该已用分表中。
已用随机数库S4用于存放所有已被使用的随机数，将随机数按照已用索引库的随机数索引进行独立分表存放。
回收随机数库S5用于回收不用的随机数，并将这些随机数返回至备用随机数库，留待再次利用。
本发明提出的随机数生成、存储和搜索的方法包括如下步骤：
步骤A.生成号码区间；
步骤B.生成备用随机数；
步骤C.申请随机数；
步骤D.搜索随机数。
下面结合手机话费充值号（即随机数），来详细说明本发明随机数的生成、存储和搜索方法。
图2为随机号码区间生成流程图。首先执行步骤A生成手机充值号的号码区间：
A1.首先设置手机充值号号码区间的生成规则，包括每个区间长度，区间段的最大数量，区间段的最小数量等；
A2.按递增顺序生成一个号码区间段的开始号码；
A3.根据开始号码和区间长度生成该区间的结束号码；
A4.将生成的号码区间存储到号码区间库中；
A5.判断号码区间库生成的区间数量是否达到设置的最大容量，如果没有达到，则重复步骤B2至步骤B4继续生成号码区间；
A6.如果达到，则结束生成号码区间操作。
图3为备用随机数生成流程图。生成号码区间后，根据步骤B生成手机充值密码的备用随机数：
B1.从号码区间库中随机抽取一个号码区间，该号码区间包括该区间的开始号码和结束号码；
B2.根据该号码区间的开始号码到结束号码的顺序生成所有充值密码（随机数）；
B3.对区间的所有号码进行随机排序，得到一个号码区间的无序的充值密码；
B4.由于所取出的号码区间已用，从号码区间库中删除已取得的号码区间，以保证充值密码的不重复性；
B5.将得到的该号码区间的所有的无序的充值密码存到备用随机数库中；
B6.判断备用随机数库中的充值密码数量是否达到设定值，如未达到，重复步骤B1至步骤B5，直到备用数据库中充值密码数量达到设置的最大值，以保证有足够的随机数备用；
B7.如达到，则结束生成备用的充值密码（随机数），并自动补充“号码区间库”中的区间。
图4为随机数应用申请流程图。生成了无序的充值密码后，开始执行步骤C对这些充值密码进行应用申请：
C1.应用方申请一定数量的手机充值密码（随机数）；
C2.从刚才准备好的备用随机数库中随机地取相应数量的手机充值密码；
C3.取其中一个手机充值密码，搜索已用索引库，检查该手机充值密码是否有对应的索引；
C4.如果该手机充值密码的索引已经存在已用索引库中，则转步骤C7，如不存在，则转步骤C5；
C5.生成手机充值密码（随机数）对应的新索引，索引规则为按随机数区间建立索引，一个索引区间包含开始号码和结束号码，每个区间可容纳100万个号码，每个索引对应一个随机数分表“已用分表”，该分表中存储索引区间的所有随机数；
C6.创建新索引对应的“已用分表”；
C7.将取出的手机充值密码（随机数）存放到索引对应的“已用分表”中；
C8.将手机充值号与手机充值密码绑定起来，以备搜索使用；
C9.判断是否完成手机充值密码（随机数）的申请，如果没有，则重复步骤C3至步骤C7，如果完成，则转步骤10；
C10，结束手机充值密码（随机数）处理，并将申请的随机数返回给应用方，同时，补充“备用随机数库”的随机数量。
图5为随机数搜索的流程图。当用户购买了手机充值卡，进行充值时，执行步骤D搜索随机数：
D1.用户根据提示输入手机充值卡密码，即提交需要搜索的随机数；
D2.根据手机充值卡密码（随机数）搜索已用索引库；检查手机充值卡密码是否在索引区间的开始号码和结束号码之间；
D3.如果搜索不到手机充值卡密码的对应的索引区间，表示该手机充值卡密码不存在，并返回充值失败；如果搜索到对应的索引区间，则转步骤5；
D5.搜索索引对应的“已用分表”；
D6.判断是否存在，没有搜索到手机充值卡密码（随机数），表示该手机充值卡密码不存在；
D8.如果手机充值卡密码（随机数）存在，则并返回相关信息，提示充值成功，将充值的话费增加到用户的手机余额账号上。
本发明所使用的方法号码随机性高，不容易被破解，安全强度大，同时，对于随机数的产生、管理、认证的效率也有很大的提高。本发明也适用于其他海量随机数的应用情况。
以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种随机数生成、存储和搜索的***，其特征在于所述的***包括：
号码区间库S1，用于生成和存放随机数的号码区间段；
备用随机数库S2，从号码区间库中随机取得并生成随机数；
已用索引库S3，与备用随机数库联系，根据号码区间建立已用随机数的索引，并将一个区间索引的已用随机数存放到对应独立的“已用分表”中；
已用随机数库S4，与备用随机数库联系，用于存放所有已被使用的随机数，并将已用随机数按照已用索引库的随机数索引进行独立分表存放。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述的***还包括与已用索引库S3和已用随机数库S4联系的回收随机数库S5，用于回收不用的随机数，并将这些随机数返回至备用随机数库，留待再次利用。
3.如权利要求1所述的随机数***，其特征在于，所述的号码区间库的每个区间段包括开始数和结束数，每个区间段至少包括100万个随机数，号码区间库中可用的区间段至少10万个。
4.如权利要求1所述的随机数***，其特征在于：所述的已用索引库根据号码区间生成随机数对应的索引区间，索引区间包含开始号码和结束号码，每个索引区间至多容纳100万个号码。
5.一种随机数生成、存储和搜索的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
步骤A.生成号码区间；
步骤B.生成备用随机数；
步骤C.申请随机数；
步骤D.搜索随机数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤A包括：
A1.设置号码区间的生成规则，包括每个区间长度，区间段的最大数量，区间段的最小数量；
A2.按顺序生成一个号码区间段的开始号码；
A3.根据开始号码和区间长度生成该区间的结束号码；
A4.将生成的一个区间的开始号码和结束号码存储到号码区间库S1中；
A5.判断号码区间库生成的区间数量是否足够，如果不够，则重复步骤A2至步骤A4继续生成号码区间；
A6. 如果达到设定值，则结束生成号码区间。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B包括：
B1.从号码区间库中随机取一个区间，包括该区间的开始号码和结束号码；
B2.从所述区间的开始号码到结束号码的顺序生成所有号码；
B3.对所述区间的所有号码进行随机排序，得到一个区间的无序号码；
B4.删除号码区间库中取得的所述区间；
B5.将所述区间的所有随机数存到备用随机数库中；
B6.判断备用随机数库中的随机数会否足够，如果不足重复步骤B1至步骤B5，直到备用数据库中随机数达到设定值；
B7.如果足够，则结束生成备用随机数，并自动补充号码区间库中的区间。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤C包括：
C1.应用方申请一定数量的随机数；
C2.从备用随机数库中随机地取一定数量的随机数；
C3.取一个随机数，搜索已用索引库，判断该随机数是否在已用索引库中；
C4.如果该随机数已经存在已用索引库中，则转步骤C7，如果该随机数不存在已用索引库中，则转步骤5；
C5.生成随机数对应的新索引，并存储到已用索引库中；
C6.将取出的随机数存放到索引对应的已用分表中；
C7.将取出的随机数存放到索引对应的“已用分表”中；
C8.将应用申请与随机数绑定并存储，以备搜索使用；
C9.判断是否完成随机数的申请数量，如果没有完成，则重复步骤C3至步骤C8，
C10：如果完成，则结束随机数处理，同时，补充“备用随机数库”的随机数量。
9.如权利要求5所述的随机数生成、存储和搜索方法，其特征在于，所述的步骤D包括：
D1.提交需要搜索的随机数；
D2.搜索已用索引库；
D3.判断该随机数是否存在于索引中；
D4.如果不在，表示该随机数不存在；
D5.如果存在，在已用随机数库中搜索索引区间对应的已用分表；
D6.判断已用分表中是否存在，如果没有，表示该随机数不存在；如果存在，返回该随机数信息。
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