CN114090943A

CN114090943A - 基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法、系统

Info

Publication number: CN114090943A
Application number: CN202111386534.9A
Authority: CN
Inventors: 张蕾; 田文; 余秋萍
Original assignee: Hangzhou Turnip Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Turnip Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明公开了一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法、系统，方法包括步骤：S1，利用负超几何随机变量抽样算法对随机排序的用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组；S2，对每个所述区间分组中的每个元素利用Knuth‑Shuffle算法生成对应的随机摇号序号；S3，根据用户的摇号结果验证请求，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户的用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，并反馈验证结果。本发明利用负超几何随机变量抽样算法和Knuth‑Shuffle算法对用户编号数组进行随机抽样并生成摇号序号，确保了摇号序号生成的随机性，另外，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，提高了摇号结果的可信度。

Description

基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法、系统

技术领域

本发明涉及摇号技术领域，具体涉及一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法、系统。

背景技术

为平衡供求关系，摇号在购房、购车等领域得到了普遍应用。摇号，即摇号系统使用预设的摇号算法生成随机序号的过程，但现有的随机摇号方法存在以下2个问题：

1、目前市场上的摇号系统普遍采用算法简单的摇号算法生成随机序号，这些摇号算法生成随机序号部分是有规律可循的，比如某一范围内的号码常常会被排列在前面或后面，可能主办方都未意识到看似随机生成的摇号序号实际并非完全随机。

2、摇号系统的技术关键是确保摇号过程是公平公正，摇号结果是可信的，但现有的摇号系统并不具有摇号结果验证功能，参加摇号的用户只能被动接受摇号结果，即便是对摇号结果存疑，也没有一条具有公信力的摇号结果验证途径去验证自己的摇号顺序是否正常产生而未被插号。

发明内容

本发明以确保摇号过程公平公正，实现摇号结果可验证，提高摇号结果可信度为目的，提供了一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法、系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法，包括：

步骤S1，利用负超几何随机变量抽样算法对随机排序的用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组，所述用户编号数组中的每个元素对应一个参与摇号的用户的用户编号；

步骤S2，对每个所述区间分组的每个元素利用Knuth-Shuffle算法生成对应的随机摇号序号；

步骤S3，根据所述用户的摇号结果验证请求，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对所述用户的用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，并反馈验证结果。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，验证所述用户的用户编号是否参与随机摇号过程的方法具体包括：

步骤S31，所述用户给定参与摇号时分配到的所述用户编号以及摇号序号；

步骤S32，随机摇号及摇号结果验证系统根据给定的所述用户编号，通过所述插值方法输出对应所述用户编号的拟合结果，并判断所述拟合结果与所述用户输入的所述摇号序号是否一致，

若一致，则判定当前验证的所述用户编号参与了随机摇号过程，并反馈“摇号正常”验证结果；

若不一致，则判定当前验证的所述用户编号未参与随机摇号过程，并反馈“摇号异常”验证结果。

作为本发明的一种优选方案，所述插值方法通过以下公式(1)表达的拉格朗日插值多项式输出拟合结果：

公式(1)中，y_i表示所述步骤S2生成的第i个所述用户编号对应的摇号序号；

l_i(x)为拉格朗日基函数；

n表示参与摇号的所述用户编号的数量。

作为本发明的一种优选方案，拉格朗日基函数l_i(x)通过以下公式(2)表达：

公式(2)中，x_i表示第i个所述用户编号；

x_j表示第j个所述用户编号。

本发明还提供了一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证系统，可实现所述的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法，所述系统包括：

区间分组模块，用于根据主办方输入的开始摇号指令利用负超几何随机变量抽样算法对随机排序的用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组，所述用户编号数组中的每个元素对应一个参与摇号的用户的用户编号；

摇号序号生成模块，连接所述区间分组模块，用于以区间分组完成为开始指令对每个所述区间分组中的每个元素利用Knuth-Shuffle算法生成对应的摇号序号，并以(用户编号，摇号序号)这一数据对的形式存储数据；

摇号结果验证模块，连接所述摇号序号生成模块，用于根据所述用户的摇号结果验证请求，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户给定的用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，并反馈验证结果。

作为本发明的一种优选方案，所述摇号结果验证模块中具体包括：

用户编号及摇号序号输入单元，用于提供给所述用户输入所述主办方分配的所述用户编号以及输入的所述用户编号所对应的所述摇号序号；

拟合结果生成单元，连接所述用户编号及摇号序号输入单元，用于根据所述用户给定的所述用户编号，通过所述插值方法输出对应所述用户编号的拟合结果；

摇号结果验证单元，分别连接所述拟合结果生成单元和所述用户编号及摇号序号输入单元，用于判断关联输入的所述用户编号的所述拟合结果与输入的所述摇号序号是否一致，

若是，则判定当前验证的所述用户编号参与了随机摇号过程，并反馈“摇号正常”验证结果；

若否，则判定当前验证的所述用户编号未参与随机摇号过程，并反馈“摇号异常”验证结果。

作为本发明的一种优选方案，所述插值方法根据给定的所述用户编号输出对应的所述拟合结果的方法通过以下公式(3)表达：

l_i(x)为拉格朗日基函数；

n表示参与摇号的所述用户编号的数量。

作为本发明的一种优选方案，拉格朗日基函数l_i(x)通过以下公式(4)表达：

公式(4)中，x_i表示第i个所述用户编号；

c_j表示第j个所述用户编号。

本发明利用负超几何随机变量抽样算法对用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组，并利用Knuth-Shuffle算法生成每个区间分组中的每个元素对应的随机摇号序号，提升了摇号序号生成的随机性，确保了摇号过程的公平公正。另外，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，提高了摇号结果的可信度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法的实现步骤图；

图2是验证所述用户的用户编号是否参与随机摇号过程的方法步骤图；

图3是本发明一实施例提供的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证系统的结构示意图；

图4是基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证系统中的摇号结果验证模块的内部结构示意图；

图5是利用负超几何随机变量抽样算法对用户编号数组进行区间分组以及利用Knuth-Shuffle算法生成随机摇号序号的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在摇摇算法中，摇号的结果是所有号码的重新排列。比如，当前楼盘共有n个客户参与摇号，n个用户编号有n！个排列组合。公平的随机摇号算法，要保证等概率的给出这n！个排列中的任意一个，看似简单的暴力算法，实现起来却并不容易。因为如果当前参与摇号的客户很多，计算n！个排列组合的时间复杂度很大。

因此，为了降低随机摇号的时间复杂度，同时保证摇号结果序列中的每一个位置等概率放置每个摇号序号，另外为了实现随机摇号结果的可验证，提高摇号结果的可信度，本发明提出了基于区间分组的随机摇号方法及摇号结果验证方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S1，利用负超几何随机变量抽样算法对随机排序的用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间数组，用户编号数组中的每个元素对应一个参与摇号的用户的用户编号；

步骤S2，对每个区间分组利用Knuth-Shuffle算法生成每个区间分组中的每个元素对应的随机摇号序号；

负超几何随机变量抽样算法是一种基于非还原抽样次数分布的抽样算法。它非还原地一个一个地抽取元素，直到恰好出现目标数量个具有某特征的元素为止；

Knuth-Shuffle算法是Knuth提出的一种洗牌算法。算法思想是通过随机置换使元素可能出现在任意位置以保证公平。

本实施例中，利用负超几何随机变量抽样算法对用户编号数组进行区间分组以及利用Knuth-Shuffle算法生成每个区间分组中的每个元素(用户编号)对应的随机摇号序号的方法原理请参照图5。假如参与摇号的用户有12个人，该12个人的用户编号分别为001、002、003、004、005、006、007、008、009、010、011、012，形成的用户编号数组表示为[001、002、003、004、005、006、007、008、009、010、011、012]，首先利用负超几何随机变量抽样算法对该用户编号数组进行随机抽样，假定首次抽样时设定每个区间分组的元素为6个，即将具有12个元素的用户编号数组以随机抽样6个元素组成一个区间分组的方式，将用户编号数组抽样得到2个区间分组，比如第一区间分组如图5中所示的[002、005、007、008、010、012]，第二区间分组如图5中所示的[001、003、004、006、009、011]；随后再利用负超几何随机变量抽样算法对第一区间分组和第二区间分组作进一步的区间分组，比如设定对第一和第二区间分组的随机抽样数量为3个，则得到4个区间分组，分别为如图5所示中的[002、007、012]、[005、008、010]、[003、006、009]、[001、004、011]4个区间分组。

将用户编号数组随机抽样得到若干个区间分组后，对每个区间分组使用Knuth-Shuffle算法生成每个区间分组中的每个元素对应的随机摇号序号。比如针对[002、007、012]这个区间分组，假设用户编号002、007、012对应的摇号序号分别为A、B、C，利用Knuth-Shuffle算法得到ABC、ACB、CBA、CAB、BCA、BAC这6种排序方式，每种排序方式的出现概率均为1/6，符合概率随机的规律，由此可知，利用Knuth-Shuffle算法对区间分组中的每个元素生成的摇号序号是概率随机、公平公正的。

部分参与摇号的用户可能会对摇号结果是否确实公平公正存有怀疑，他们希望有一种方式可以方便简单的对自己的摇号序号的产生是否随机、公正进行验证，所以为了解决这个问题，本发明增加了摇号随机性验证功能。本发明实现摇号结果可验证的方案是，通过拉格朗日插值多项式的插值方法验证用户编号是否真正参与了随机摇号过程并将验证结果反馈给用户。具体地，如图1所示，本发明实施例提供的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法还包括：

步骤S3，根据用户的摇号结果验证请求，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户的用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，并反馈验证结果，验证过程如图2所示，具体包括：

步骤S31，用户给定参与摇号时分配到的用户编号以及利用Knuth-Shuffle算法生成的关联该用户编号的摇号序号；

步骤S32，随机摇号及摇号结果验证系统根据给定的用户编号，通过拉格朗日插值多项式的插值方法输出对应该用户编号的拟合结果，并判断该拟合结果与用户输入的摇号序号是否一致，

若一致，则判定当前验证的用户编号参与了随机摇号过程，并反馈“摇号正常”验证就诶过；

若不一致，则判定当前验证的用户编号未参与随机摇号过程，并反馈“摇号异常”验证结果。

通过拉格朗日插值多项式的插值方法输出用户给定的用户编号的拟合结果的过程举例如下：

比如参与摇号的用户编号有x₁、x₂、…、x_i、…、x_n,x_i表示参与摇号的第i个用户编号，n表示参与摇号的用户编号的数量，通过负超几何随机变量抽样算法的区间分组以及利用Knuth-Shuffle算法的摇号序号生成，得到摇号排列序号y₁、y₂、…、y_i、…、y_n，其中x_i与y_i一一对应。具体的拉格朗日插值的表达式如以下公式(1)：

公式(1)中，y_i表示步骤S2生成的第i个用户编号对应的摇号序号；

l_i(x)为拉格朗日基函数；

n表示参与摇号的用户编号的数量。

拉格朗日基函数l_i(x)通过以下公式(2)表达：

公式(2)中，x_i表示第i个用户编号；

x_j表示第j个用户编号。

假设有5个用户编号参与摇号，分别为：001、002、003、004、005，001对应的摇号序号为003,002对应的摇号序号为002,003对应的摇号序号为005,004对应的摇号序号为001,005对应的摇号序号为004，以(用户编码x_i，摇号序号y_i)的形式可将5个用户编号与对应的摇号序号表示为(001,003)、(002,002)、(003,005)、(004,001)、(005,004)。则根据公式(2)，5个拉格朗日基函数可分别为：

由公式(1)得到L₅(x)＝y₁l₁(x)+y₂l₂(x)+y₃l₃(x)+y₄l₄(x)+y₅l₅(x)，通过L₅(x)可得到一条拟合曲线。假设用户编号为003的用户对生成的摇号序号005的结果信任度较低请求验证结果，则该用户给定用户编号003和摇号序号005，系统然后将用户给定的用户编号003代入到L₅(x)中，得到一拟合结果y₃′，如果003这一用户编号未参与随机摇号过程，则y₃′与用户拿到的摇号序号y₃(即005)是不一致的，如果参与了随机摇号过程，则y₃′与用户拿到的摇号序号y₃(即005)是一致的，由此实现了对摇号过程是否公平公正的验证，该验证方法简单，用户仅需要输入分配给自己的用户编号以及摇号序号即可，通过增加验证环节，提高了摇号结果的可信度。

为了实现对用户编号数组的区间分组、随机摇号序号生成以及简单直观的为用户提供摇号结果验证功能，本发明还提供了一种基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证系统，可实现上述的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法，如图3所示，该系统包括：

区间分组模块，用于根据主办方输入的开始摇号指令利用负超几何随机变量抽样算法对随机排序的用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组，用户编号数组中的每个元素对应一个参与摇号的用户的用户编号；

摇号序号生成模块，连接区间分组模块，用于以区间分组完成为开始指令对每个区间中的每个元素利用Knuth-Shuffle算法生成对应的摇号序号，并以(用户编号，摇号序号)这一数据对的形式存储数据；

摇号结果验证模块，连接摇号序号生成模块，用于根据用户的摇号结果验证请求，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户给定的用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，并反馈验证结果。

如图4所示，摇号结果验证模块中具体包括：

用户编号及摇号序号输入单元，用于提供给用户输入主办方分配的用户编号以及输入的用户编号所对应的摇号序号；

拟合结果生成单元，连接用户编号及摇号序号输入单元，用于根据用户给定的用户编号，通过拉格朗日插值多项式的插值方法，输出对应该用户编号的拟合结果；

摇号结果验证单元，分别连接拟合结果生成单元和用户编号及摇号序号输入单元，用于判断关联输入的用户编号的拟合结果与输入的摇号序号是否一致，

若是，则判定当前验证的用户编号参与了随机摇号过程，并反馈“摇号正常”验证结果；

若否，则判定当前验证的用户编号未参与随机摇号过程，并反馈“摇号异常”验证结果。

本实施例提供的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证系统验证摇号结果的方法在上述的基于区间分组的随机摇号及摇号结果验证方法中已作了详细阐述，在此不再赘述。

综上，本发明利用负超几何随机变量抽样算法对用户编号数组进行随机抽样，得到多个区间分组，并利用Knuth-Shuffle算法生成每个区间分组中的每个元素对应的随机摇号序号，提升了摇号序号生成的随机性，确保了摇号过程的公平公正。另外，通过拉格朗日插值多项式的插值方法对用户编号是否参与随机摇号过程进行验证，提高了摇号结果的可信度。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。