原创

Java random原理

Random类中实现的随机算法是伪随机,也就是有规则的随机。在进行随机时,随机算法的起源数字称为种子数(seed),在种子数的基础上进行一定的变换,从而产生需要的随机数字。
相同种子数的Random对象,相同次数生成的随机数字是完全相同的。也就是说,两个种子数相同的Random对象,第一次生成的随机数字完全相同,第二次生成的随机数字也完全相同。这点在生成多个随机数字时需要特别注意。
下面介绍一下Random类的使用,以及如何生成指定区间的随机数组以及实现程序中要求的几率。
1、Random对象的生成
Random类包含两个构造方法,下面依次进行介绍:
a、public Random()
该构造方法使用一个和当前系统时间对应的相对时间有关的数字作为种子数,然后使用这个种子数构造Random对象。
b、public Random(long seed)
该构造方法可以通过制定一个种子数进行创建。
示例代码:
Random r = new Random();
Random r1 = new Random(10);
再次强调:种子数只是随机算法的起源数字,和生成的随机数字的区间无关。
2、Random类中的常用方法
Random类中的方法比较简单,每个方法的功能也很容易理解。需要说明的是,Random类中各方法生成的随机数字都是均匀分布的,也就是说区间内部的数字生成的几率是均等的。下面对这些方法做一下基本的介绍:
a、public boolean nextBoolean()
该方法的作用是生成一个随机的boolean值,生成true和false的值几率相等,也就是都是50%的几率。
b、public double nextDouble()
该方法的作用是生成一个随机的double值,数值介于[0,1.0)之间。
c、public int nextInt()
该方法的作用是生成一个随机的int值,该值介于int的区间,也就是-231到231-1之间。
如果需要生成指定区间的int值,则需要进行一定的数学变换,具体可以参看下面的使用示例中的代码。
d、public int nextInt(int n)
该方法的作用是生成一个随机的int值,该值介于[0,n)的区间,也就是0到n之间的随机int值,包含0而不包含n。
如果想生成指定区间的int值,也需要进行一定的数学变换,具体可以参看下面的使用示例中的代码。
e、public void setSeed(long seed)
该方法的作用是重新设置Random对象中的种子数。设置完种子数以后的Random对象和相同种子数使用new关键字创建出的Random对象相同。
3、Random类使用示例
使用Random类,一般是生成指定区间的随机数字,下面就一一介绍如何生成对应区间的随机数字。
以下生成随机数的代码均使用以下Random对象r进行生成:
Random r = new Random();
a、生成[0,1.0)区间的小数
double d1 = r.nextDouble();
直接使用nextDouble方法获得。
b、生成[0,5.0)区间的小数
double d2 = r.nextDouble() * 5;
因为nextDouble方法生成的数字区间是[0,1.0),将该区间扩大5倍即是要求的区间。

同理,生成[0,d)区间的随机小数,d为任意正的小数,则只需要将nextDouble方法的返回值乘以d即可。
c、生成[1,2.5)区间的小数
double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;
生成[1,2.5)区间的随机小数,则只需要首先生成[0,1.5)区间的随机数字,然后将生成的随机数区间加1即可。
同理,生成任意非从0开始的小数区间[d1,d2)范围的随机数字(其中d1不等于0),则只需要首先生成[0,d2-d1)区间的随机数字,然后将生成的随机数字区间加上d1即可。
d、生成任意整数
int n1 = r.nextInt();
直接使用nextInt方法即可。
e、生成[0,10)区间的整数
int n2 = r.nextInt(10);
n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);
以上两行代码均可生成[0,10)区间的整数。
第一种实现使用Random类中的nextInt(int n)方法直接实现。
第二种实现中,首先调用nextInt()方法生成一个任意的int数字,该数字和10取余以后生成的数字区间为(-10,10),然后再对该区间求绝对值,则得到的区间就是[0,10)了。
同理,生成任意[0,n)区间的随机整数,都可以使用如下代码:
int n2 = r.nextInt(n);
n2 = Math.abs(r.nextInt() % n);
f、生成[0,10]区间的整数
int n3 = r.nextInt(11);
n3 = Math.abs(r.nextInt() % 11);
相对于整数区间,[0,10]区间和[0,11)区间等价,所以即生成[0,11)区间的整数。
g、生成[-3,15)区间的整数
int n4 = r.nextInt(18) - 3;
n4 = Math.abs(r.nextInt() % 18) - 3;
生成非从0开始区间的随机整数,可以参看上面非从0开始的小数区间实现原理的说明。

正文到此结束
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