java函式之隨機函式——Random()函式

阿新 • • 發佈：2021-07-01

Java中存在著兩種Random函式：

一、java.lang.Math.Random;

　　呼叫這個Math.Random()函式能夠返回帶正號的double值，該值大於等於0.0且小於1.0，即取值範圍是[0.0,1.0)的左閉右開區間，返回值是一個偽隨機選擇的數，在該範圍內（近似）均勻分佈。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());// 結果是個double型別的值，區間為[0.0,1.0）
        int num = (int) (Math.random() * 3); // 注意不要寫成(int)Math.random()*3，這個結果為0，因為先執行了強制轉換
        System.out.println("num=" + num);
        /**
         * 輸出結果為：
         * 
         * Math.random()=0.02909671613289655
         * num=0
         * 
         */
　　}
}

二、java.util.Random

　　下面Random()的兩種構造方法：

　　　　Random()：建立一個新的隨機數生成器。

　　　　Random(long seed)：使用單個 long 種子建立一個新的隨機數生成器。

　　我們可以在構造Random物件的時候指定種子（這裡指定種子有何作用，請接著往下看），如：Random r1 = new Random(20);

　　或者預設當前系統時間的毫秒數作為種子數:Random r1 = new Random();

　　需要說明的是：你在建立一個Random物件的時候可以給定任意一個合法的種子數，種子數只是隨機演算法的起源數字，和生成的隨機數的區間沒有任何關係。如下面的Java程式碼：

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

　　初始化時25並沒有起直接作用（注意：不是沒有起作用）,rand.nextInt(100);中的100是隨機數的上限,產生的隨機數為0-100的整數,不包括100。

　　具體用法如下例：

package IO;

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

public class TestRandom {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        // 案例2
        // 對於種子相同的Random物件，生成的隨機數序列是一樣的。
        Random ran1 = new Random(10);
        System.out.println("使用種子為10的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran1.nextInt(10) + " ");
        }
        System.out.println();
        Random ran2 = new Random(10);
        System.out.println("使用另一個種子為10的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran2.nextInt(10) + " ");
        }
        /**
         * 輸出結果為：
         * 
         * 使用種子為10的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 
         * 使用另一個種子為10的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 
         * 
         */
        
        // 案例3
        // 在沒帶引數建構函式生成的Random物件的種子預設是當前系統時間的毫秒數。
        Random r3 = new Random();
        System.out.println();
        System.out.println("使用種子預設是當前系統時間的毫秒數的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(r3.nextInt(10)+" ");
        }
        /**
         * 輸出結果為：
         * 
         * 使用種子預設是當前系統時間的毫秒數的Random物件生成[0,10)內隨機整數序列
         * 1 1 0 4 4 2 3 8 8 4
         *  
         */
        
        // 另外，直接使用Random無法避免生成重複的數字，如果需要生成不重複的隨機數序列，需要藉助陣列和集合類
        ArrayList list=new TestRandom().getDiffNO(10);
        System.out.println();
        System.out.println("產生的n個不同的隨機數："+list);
    }
    
    /**
     * 生成n個不同的隨機數，且隨機數區間為[0,10)
     * @param n
     * @return
     */
    public ArrayList getDiffNO(int n){
        // 生成 [0-n) 個不重複的隨機數
        // list 用來儲存這些隨機數
        ArrayList list = new ArrayList();
        Random rand = new Random();
        boolean[] bool = new boolean[n];
        int num = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            do {
                // 如果產生的數相同繼續迴圈
                num = rand.nextInt(n);
            } while (bool[num]);
            bool[num] = true;
            list.add(num);
        }
        return list;
    }
    
    
}

備註：下面是Java.util.Random()方法摘要：

protected intnext(int bits)：生成下一個偽隨機數。
booleannextBoolean()：返回下一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的均勻分佈的boolean值。
voidnextBytes(byte[] bytes)：生成隨機位元組並將其置於使用者提供的 byte 陣列中。
doublenextDouble()：返回下一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的、在0.0和1.0之間均勻分佈的 double值。
floatnextFloat()：返回下一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的、在0.0和1.0之間均勻分佈float值。
doublenextGaussian()：返回下一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的、呈高斯（“正態”）分佈的double值，其平均值是0.0標準差是1.0。
intnextInt()：返回下一個偽隨機數，它是此隨機數生成器的序列中均勻分佈的 int 值。
intnextInt(int n)：返回一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的、在（包括和指定值（不包括）之間均勻分佈的int值。
longnextLong()：返回下一個偽隨機數，它是取自此隨機數生成器序列的均勻分佈的 long 值。
voidsetSeed(long seed)：使用單個 long 種子設定此隨機數生成器的種子。

下面給幾個例子：