Random類 (java.util)

　　Random類中實(shí)現(xiàn)的隨機(jī)算法是偽隨機(jī)，也就是有規(guī)則的隨機(jī)。在進(jìn)行隨機(jī)時(shí)，隨機(jī)算法的起源數(shù)字稱為種子數(shù)(seed)，在種子數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的變換，從而產(chǎn)生需要的隨機(jī)數(shù)字。

　　相同種子數(shù)的Random對(duì)象，相同次數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)字是完全相同的。也就是說，兩個(gè)種子數(shù)相同的Random對(duì)象，第一次生成的隨機(jī)數(shù)字完全相同，第二次生成的隨機(jī)數(shù)字也完全相同。這點(diǎn)在生成多個(gè)隨機(jī)數(shù)字時(shí)需要特別注意。

　　下面介紹一下Random類的使用，以及如何生成指定區(qū)間的隨機(jī)數(shù)組以及實(shí)現(xiàn)程序中要求的幾率。

　　1、Random對(duì)象的生成

　　Random類包含兩個(gè)構(gòu)造方法，下面依次進(jìn)行介紹：

　　a、public Random()

　　該構(gòu)造方法使用一個(gè)和當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的相對(duì)時(shí)間有關(guān)的數(shù)字作為種子數(shù)，然后使用這個(gè)種子數(shù)構(gòu)造Random對(duì)象。

　　b、public Random(long seed)

　　該構(gòu)造方法可以通過制定一個(gè)種子數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建。

　　示例代碼：

　　Random r = new Random();

　　Random r1 = new Random(10);

　　再次強(qiáng)調(diào)：種子數(shù)只是隨機(jī)算法的起源數(shù)字，和生成的隨機(jī)數(shù)字的區(qū)間無關(guān)。

　　2、Random類中的常用方法

　　Random類中的方法比較簡(jiǎn)單，每個(gè)方法的功能也很容易理解。需要說明的是，Random類中各方法生成的隨機(jī)數(shù)字都是均勻分布的，也就是說區(qū)間內(nèi)部的數(shù)字生成的幾率是均等的。下面對(duì)這些方法做一下基本的介紹：

　　a、public boolean nextBoolean()

　　該方法的作用是生成一個(gè)隨機(jī)的boolean值，生成true和false的值幾率相等，也就是都是50%的幾率。

　　b、public double nextDouble()

　　該方法的作用是生成一個(gè)隨機(jī)的double值，數(shù)值介于[0,1.0)之間。

　　c、public int nextInt()

　　該方法的作用是生成一個(gè)隨機(jī)的int值，該值介于int的區(qū)間，也就是-231到231-1之間。

　　如果需要生成指定區(qū)間的int值，則需要進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)變換，具體可以參看下面的使用示例中的代碼。

　　d、public int nextInt(int n)

　　該方法的作用是生成一個(gè)隨機(jī)的int值，該值介于[0,n)的區(qū)間，也就是0到n之間的隨機(jī)int值，包含0而不包含n。

　　如果想生成指定區(qū)間的int值，也需要進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)變換，具體可以參看下面的使用示例中的代碼。

　　e、public void setSeed(long seed)

　　該方法的作用是重新設(shè)置Random對(duì)象中的種子數(shù)。設(shè)置完種子數(shù)以后的Random對(duì)象和相同種子數(shù)使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建出的Random對(duì)象相同。

　　3、Random類使用示例

　　使用Random類，一般是生成指定區(qū)間的隨機(jī)數(shù)字，下面就一一介紹如何生成對(duì)應(yīng)區(qū)間的隨機(jī)數(shù)字。以下生成隨機(jī)數(shù)的代碼均使用以下Random對(duì)象r進(jìn)行生成：

　　Random r = new Random();

　　a、生成[0,1.0)區(qū)間的小數(shù)

　　double d1 = r.nextDouble();

　　直接使用nextDouble方法獲得。

　　b、生成[0,5.0)區(qū)間的小數(shù)

　　double d2 = r.nextDouble() * 5;

　　因?yàn)閚extDouble方法生成的數(shù)字區(qū)間是[0,1.0)，將該區(qū)間擴(kuò)大5倍即是要求的區(qū)間。

　　同理，生成[0,d)區(qū)間的隨機(jī)小數(shù)，d為任意正的小數(shù)，則只需要將nextDouble方法的返回值乘以d即可。

　　c、生成[1,2.5)區(qū)間的小數(shù)

　　double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;

　　生成[1,2.5)區(qū)間的隨機(jī)小數(shù)，則只需要首先生成[0,1.5)區(qū)間的隨機(jī)數(shù)字，然后將生成的隨機(jī)數(shù)區(qū)間加1即可。

　　同理，生成任意非從0開始的小數(shù)區(qū)間[d1,d2)范圍的隨機(jī)數(shù)字(其中d1不等于0)，則只需要首先生成[0,d2-d1)區(qū)間的隨機(jī)數(shù)字，然后將生成的隨機(jī)數(shù)字區(qū)間加上d1即可。

　　d、生成任意整數(shù)

　　int n1 = r.nextInt();

　　直接使用nextInt方法即可。

　　e、生成[0,10)區(qū)間的整數(shù)

　　int n2 = r.nextInt(10);

　　n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);

　　以上兩行代碼均可生成[0,10)區(qū)間的整數(shù)。

　　第一種實(shí)現(xiàn)使用Random類中的nextInt(int n)方法直接實(shí)現(xiàn)。

　　第二種實(shí)現(xiàn)中，首先調(diào)用nextInt()方法生成一個(gè)任意的int數(shù)字，該數(shù)字和10取余以后生成的數(shù)字區(qū)間為(-10,10)，然后再對(duì)該區(qū)間求絕對(duì)值，則得到的區(qū)間就是[0,10)了。

　　同理，生成任意[0,n)區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)，都可以使用如下代碼：

　　int n2 = r.nextInt(n);

　　n2 = Math.abs(r.nextInt() % n);

　　f、生成[0,10]區(qū)間的整數(shù)

　　int n3 = r.nextInt(11);

　　n3 = Math.abs(r.nextInt() % 11);

　　相對(duì)于整數(shù)區(qū)間，[0,10]區(qū)間和[0,11)區(qū)間等價(jià)，所以即生成[0,11)區(qū)間的整數(shù)。

　　g、生成[-3,15)區(qū)間的整數(shù)

　　int n4 = r.nextInt(18) - 3;

　　n4 = Math.abs(r.nextInt() % 18) - 3;

　　生成非從0開始區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)，可以參看上面非從0開始的小數(shù)區(qū)間實(shí)現(xiàn)原理的說明。

　　h、幾率實(shí)現(xiàn)

　　按照一定的幾率實(shí)現(xiàn)程序邏輯也是隨機(jī)處理可以解決的一個(gè)問題。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的示例演示如何使用隨機(jī)數(shù)字實(shí)現(xiàn)幾率的邏輯。

　　在前面的方法介紹中，nextInt(int n)方法中生成的數(shù)字是均勻的，也就是說該區(qū)間內(nèi)部的每個(gè)數(shù)字生成的幾率是相同的。那么如果生成一個(gè)[0,100)區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)，則每個(gè)數(shù)字生成的幾率應(yīng)該是相同的，而且由于該區(qū)間中總計(jì)有100個(gè)整數(shù)，所以每個(gè)數(shù)字的幾率都是1%。按照這個(gè)理論，可以實(shí)現(xiàn)程序中的幾率問題。

　　示例：隨機(jī)生成一個(gè)整數(shù)，該整數(shù)以55%的幾率生成1，以40%的幾率生成2，以5%的幾率生成3。實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

　　int n5 = r.nextInt(100);

　　int m; //結(jié)果數(shù)字

　　if(n5 < 55){ //55個(gè)數(shù)字的區(qū)間，55%的幾率

　　m = 1;

　　}else if(n5 < 95){//[55,95)，40個(gè)數(shù)字的區(qū)間，40%的幾率

　　m = 2;

　　}else{

　　m = 3;

　　}

　　因?yàn)槊總€(gè)數(shù)字的幾率都是1%，則任意55個(gè)數(shù)字的區(qū)間的幾率就是55%，為了代碼方便書寫，這里使用[0,55)區(qū)間的所有整數(shù)，后續(xù)的原理一樣。

　　當(dāng)然，這里的代碼可以簡(jiǎn)化，因?yàn)閹茁识际?%的倍數(shù)，所以只要以5%為基礎(chǔ)來控制幾率即可，下面是簡(jiǎn)化的代碼實(shí)現(xiàn)：

　　int n6 = r.nextInt(20);

　　int m1;

　　if(n6 < 11){

　　m1 = 1;

　　}else if(n6 < 19){

　　m1= 2;

　　}else{

　　m1 = 3;

　　}

　　在程序內(nèi)部，幾率的邏輯就可以按照上面的說明進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

　　4、其它問題

　　a、相同種子數(shù)Random對(duì)象問題

　　前面介紹過，相同種子數(shù)的Random對(duì)象，相同次數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)字是完全相同的，下面是測(cè)試的代碼：

　　Random r1 = new Random(10);

　　Random r2 = new Random(10);

　　for(int i = 0;i < 2;i++){

　　System.out.println(r1.nextInt());

　　System.out.println(r2.nextInt());

　　}

　　在該代碼中，對(duì)象r1和r2使用的種子數(shù)都是10，則這兩個(gè)對(duì)象相同次數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)是完全相同的。

　　如果想避免出現(xiàn)隨機(jī)數(shù)字相同的情況，則需要注意，無論項(xiàng)目中需要生成多少個(gè)隨機(jī)數(shù)字，都只使用一個(gè)Random對(duì)象即可。

　　b、關(guān)于Math類中的random方法

　　其實(shí)在Math類中也有一個(gè)random方法，該random方法的工作是生成一個(gè)[0,1.0)區(qū)間的隨機(jī)小數(shù)。

　　通過閱讀Math類的源代碼可以發(fā)現(xiàn)，Math類中的random方法就是直接調(diào)用Random類中的nextDouble方法實(shí)現(xiàn)的。

　　只是random方法的調(diào)用比較簡(jiǎn)單，所以很多程序員都習(xí)慣使用Math類的random方法來生成隨機(jī)數(shù)字。