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Java常用基础类(五):Random

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Java 中存在着两种 Random 类,先来看第一种。

一、java.lang.Math.Random

调用这个Math.Random()函数能够返回带正号的double值,该值大于等于0.0且小于1.0,即取值范围是[0.0,1.0)的左闭右开区间,返回值是一个伪随机选择的数,在该范围内(近似)均匀分布。例子如下:

package IO;
import java.util.Random;

public class TestRandom {

    public static void main(String[] args) {
        // 案例1
        System.out.println("Math.random()=" + Math.random());// 结果是个double类型的值,区间为[0.0,1.0)
        int num = (int) (Math.random() * 3); // 注意不要写成(int)Math.random()*3,这个结果为0,因为先执行了强制转换
        System.out.println("num=" + num);
        /**
         * 输出结果为:
         * 
         * Math.random()=0.02909671613289655
         * num=0
         * 
         */
  }
}

再来看第二种。

二、java.util.Random

下面是 Random 的两种构造方法:

  • Random():创建一个新的随机数生成器。

  • Random(long seed):使用单个 long 种子创建一个新的随机数生成器。

我们可以在构造Random对象的时候指定种子(这里指定种子有何作用,请接着往下看),如:Random r1 = new Random(20);

或者默认当前系统时间的毫秒数作为种子数: Random r1 = new Random();

需要说明的是:你在创建一个Random对象的时候可以给定任意一个合法的种子数,种子数只是随机算法的起源数字,和生成的随机数的区间没有任何关系。如下面的Java代码:

Random rand =new Random(25);
int i;
i=rand.nextInt(100);

初始化时25并没有起直接作用(注意:不是没有起作用),rand.nextInt(100);中的100是随机数的上限,产生的随机数为0-100的整数,不包括100。

具体用法如下例:

package IO;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class TestRandom {

    public static void main(String[] args) {

        // 案例2
        // 对于种子相同的Random对象,生成的随机数序列是一样的。
        Random ran1 = new Random(10);
        System.out.println("使用种子为10的Random对象生成[0,10)内随机整数序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran1.nextInt(10) + " ");
        }
        System.out.println();
        Random ran2 = new Random(10);
        System.out.println("使用另一个种子为10的Random对象生成[0,10)内随机整数序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran2.nextInt(10) + " ");
        }
        /**
         * 输出结果为:
         * 
         * 使用种子为10的Random对象生成[0,10)内随机整数序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 
         * 使用另一个种子为10的Random对象生成[0,10)内随机整数序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 
         * 
         */

        // 案例3
        // 在没带参数构造函数生成的Random对象的种子缺省是当前系统时间的毫秒数。
        Random r3 = new Random();
        System.out.println();
        System.out.println("使用种子缺省是当前系统时间的毫秒数的Random对象生成[0,10)内随机整数序列");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(r3.nextInt(10)+" ");
        }
        /**
         * 输出结果为:
         * 
         * 使用种子缺省是当前系统时间的毫秒数的Random对象生成[0,10)内随机整数序列
         * 1 1 0 4 4 2 3 8 8 4
         *  
         */

        // 另外,直接使用Random无法避免生成重复的数字,如果需要生成不重复的随机数序列,需要借助数组和集合类
        ArrayList list=new TestRandom().getDiffNO(10);
        System.out.println();
        System.out.println("产生的n个不同的随机数:"+list);
    }

    /**
     * 生成n个不同的随机数,且随机数区间为[0,10)
     * @param n
     * @return
     */
    public ArrayList getDiffNO(int n){
        // 生成 [0-n) 个不重复的随机数
        // list 用来保存这些随机数
        ArrayList list = new ArrayList();
        Random rand = new Random();
        boolean[] bool = new boolean[n];
        int num = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            do {
                // 如果产生的数相同继续循环
                num = rand.nextInt(n);
            } while (bool[num]);
            bool[num] = true;
            list.add(num);
        }
        return list;
    }


}

备注:下面是Java.util.Random()方法摘要:

  1. protected int next(int bits):生成下一个伪随机数。
  2. boolean nextBoolean():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的均匀分布的boolean值。
  3. void nextBytes(byte[] bytes):生成随机字节并将其置于用户提供的 byte 数组中。
  4. double nextDouble():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在0.0和1.0之间均匀分布的 double值。
  5. float nextFloat():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在0.0和1.0之间均匀分布float值。
  6. double nextGaussian():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、呈高斯(“正态”)分布的double值,其平均值是0.0标准差是1.0。
  7. int nextInt():返回下一个伪随机数,它是此随机数生成器的序列中均匀分布的 int 值。
  8. int nextInt(int n):返回一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的、在(包括和指定值(不包括)之间均匀分布的int值。
  9. long nextLong():返回下一个伪随机数,它是取自此随机数生成器序列的均匀分布的 long 值。
  10. void setSeed(long seed):使用单个 long 种子设置此随机数生成器的种子。

下面给几个例子:

  1. 生成[0,1.0)区间的小数:double d1 = r.nextDouble();
  2. 生成[0,5.0)区间的小数:double d2 = r.nextDouble() * 5;
  3. 生成[1,2.5)区间的小数:double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;
  4. 生成-231到231-1之间的整数:int n = r.nextInt();
  5. 生成[0,10)区间的整数:
int n2 = r.nextInt(10);//方法一

n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);//方法二
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