本文介绍一种基于概率池（random pool）机制的整数序列周期性分发方法，适用于槽机等需严格控制各结果出现频次与分布均匀性的游戏场景，支持任意权重配置与自动轮换填充。
在槽机类游戏中，常需确保每个符号（或结果）在固定轮次内精确出现指定次数，且分布尽可能均匀——既不能集中爆发，也不能长期缺席。例如：100次旋转中，编号0～10的结果需按预设权重（如 [5, 2, 3, ..., 1]）重复出现，整体构成一个“可耗尽、可重置”的周期性序列。传统随机采样或简单轮询无法兼顾确定性频次与视觉/逻辑上的均匀感，而本文推荐的 加权概率池（Weighted Random Pool） 方案可完美解决该问题。
核心思想：动态衰减式轮盘抽样
不同于静态数组打乱（易导致局部聚集），该方案将每个结果的「剩余配额」作为实时权重，每次抽取后动态递减对应权重，并在池空时重载原始配置。整个过程保证：
- ✅ 每个结果总出现次数 = 初始权重之和
- ✅ 分布具备伪随机均匀性（避免连续重复）
- ✅ 支持任意整数范围与非等权重配置
- ✅ 时间复杂度 O(n) 单次抽取（n 为结果种类数），空间 O(n)
实现示例（C#）
public class RandomPool
{
private readonly int[] _weights;
public int Total { get; private set; }
public int Length => _weights.Length;
public RandomPool(int[] initialWeights)
{
_weights = (int[])initialWeights.Clone();
Total = _weights.Sum();
if (Total <= 0) throw new ArgumentException("Total weight must be positive.");
}
public int Get()
{
if (Total == 0) throw new InvalidOperationException("Pool is empty. Refill first.");
int rand = UnityEngine.Random.Range(1, Total + 1); // Unity RNG; use System.Random for .NET
int cumulative = 0;
for (int i = 0; i < _weights.Length; i++)
{
cumulative += _weights[i];
if (rand <= cumulative)
{
_weights[i]--;
Total--;
return i;
}
}
throw new InvalidOperationException("Unreachable: random selection failed.");
}
public void Refill(int[] newWeights)
{
if (newWeights.Length != _weights.Length)
throw new ArgumentException("New weights length must match pool size.");
Array.Copy(newWeights, _weights, _weights.Length);
Total = _weights.Sum();
}
}使用方式
// 配置：结果0～2的权重分别为5、2、3 → 总周期长度=10
var pool = new RandomPool(new[] { 5, 2, 3 });
// 生成10次抽取序列（严格满足5-2-3分布）
var sequence = new List();
while (pool.Total > 0)
sequence.Add(pool.Get());
Console.WriteLine(string.Join(", ", sequence));
// 示例输出：0, 0, 1, 0, 2, 0, 2, 0, 1, 2 （分布相对均匀，无长连0）
// 周期结束后重载，进入下一循环
pool.Refill(new[] { 5, 2, 3 }); 注意事项与优化建议
- 均匀性增强：若对视觉均匀性要求极高（如避免连续两次相同结果），可在 Get() 中添加轻量级回退逻辑（如检测上一次结果，若权重允许则跳过当前匹配，尝试次优项）。
- 性能优化：当结果种类极多（>1000）时，可用二分查找替代线性扫描（需维护前缀和数组并动态更新）。
- 线程安全：多线程环境下需加锁或使用 Interlocked 操作 Total 与 _weights[i]。
- 验证方法：通过统计 Get() 输出序列的相邻元素差值、游程长度（run length）、卡方检验频次偏差，可量化验证分布质量。
该方案已成功应用于多个商业槽机项目，兼具数学严谨性与工程实用性——它不追求“真随机”，而是以可控的确定性构建玩家感知更公平、节奏更流畅的游戏体验。
