Java Random 随机数的用法详解

一、Random 类的基本用法

（一）导入类

在 Java 中，Random 类位于 java.util 包中，因此在使用之前需要导入该包。

import java.util.Random;

（二）创建 Random 对象

可以通过以下两种方式创建 Random 对象：

Random random = new Random();
// 或者指定种子
Random random = new Random(long seed);

种子用于初始化随机数生成器的起始状态。相同的种子会生成相同的随机数序列。

（三）生成随机整数

使用 nextInt() 方法可以生成一个随机整数。如果不指定参数，它将返回一个介于 Integer.MIN_VALUE 和 Integer.MAX_VALUE 之间的随机整数。如果指定一个参数 n，它将返回一个介于 0（包含）和 n（不包含）之间的随机整数。

Random random = new Random();
int randomInt = random.nextInt(); // 生成任意随机整数
int randomIntBetween0And10 = random.nextInt(10); // 生成0到9之间的随机整数

（四）生成随机 double 值

使用 nextDouble() 方法可以生成一个介于 0.0（包含）和 1.0（不包含）之间的随机双精度浮点数。

Random random = new Random();
double randomDouble = random.nextDouble();

（五）生成随机 boolean 值

使用 nextBoolean() 方法可以生成一个随机的布尔值，true 和 false 的概率各为 50%。

Random random = new Random();
boolean randomBoolean = random.nextBoolean();

（六）生成随机 float 值

使用 nextFloat() 方法可以生成一个介于 0.0（包含）和 1.0（不包含）之间的随机单精度浮点数。

Random random = new Random();
float randomFloat = random.nextFloat();

（七）生成随机 long 值

使用 nextLong() 方法可以生成一个介于 Long.MIN_VALUE 和 Long.MAX_VALUE 之间的随机长整数。

Random random = new Random();
long randomLong = random.nextLong();

二、Random 类的高级用法

（一）生成指定范围内的随机数

在实际开发中，我们常常需要生成指定范围内的随机数。以下是生成指定范围随机数的方法：

Random random = new Random();

// 生成 [min, max) 范围内的随机整数
int min = 10;
int max = 20;
int randomInRange = random.nextInt(max - min) + min;

// 生成 [min, max) 范围内的随机 double 值
double minDouble = 1.0;
double maxDouble = 10.0;
double randomDoubleInRange = random.nextDouble() * (maxDouble - minDouble) + minDouble;

（二）生成随机字符串

有时我们需要生成随机字符串，例如用于生成验证码或随机密码。以下是一个生成随机字符串的示例：

import java.util.Random;

public class RandomStringGenerator {
    private static final String CHARACTERS = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";

    public static String generateRandomString(int length) {
        Random random = new Random();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(length);

        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int index = random.nextInt(CHARACTERS.length());
            sb.append(CHARACTERS.charAt(index));
        }

        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String randomString = generateRandomString(10);
        System.out.println("随机字符串: " + randomString);
    }
}

（三）洗牌算法

Random 类可以用于实现洗牌算法，随机打乱数组中的元素顺序。以下是一个使用 Random 的洗牌示例：

import java.util.Random;

public class ShuffleExample {
    public static void shuffleArray(int[] array) {
        Random random = new Random();
        for (int i = array.length - 1; i > 0; i--) {
            int j = random.nextInt(i + 1);
            // 交换元素
            int temp = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        System.out.println("原始数组:");
        for (int num : array) {
            System.out.print(num + " ");
        }

        shuffleArray(array);

        System.out.println("\n洗牌后的数组:");
        for (int num : array) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

三、Math.random() 的用法

除了 Random 类之外，Java 还提供了一个更简单的随机数生成方法：Math.random()。它返回一个介于 0.0（包含）和 1.0（不包含）之间的随机双精度浮点数。

double randomValue = Math.random();

如果需要生成指定范围内的随机数，可以结合 Math.random() 和一些简单的数学运算来实现。

// 生成 [min, max) 范围内的随机整数
int min = 10;
int max = 20;
int randomInt = (int) (Math.random() * (max - min)) + min;

// 生成 [min, max) 范围内的随机 double 值
double minDouble = 1.0;
double maxDouble = 10.0;
double randomDouble = Math.random() * (maxDouble - minDouble) + minDouble;

四、总结

Random 类和 Math.random() 是 Java 中生成随机数的两种主要方式。Random 类提供了更丰富的功能，适用于需要生成多种类型随机数的场景；而 Math.random() 更加简洁，适用于简单的随机数生成需求。掌握这些随机数生成方法，可以在实际开发中灵活应用，为程序增添更多随机性和趣味性。希望本文的示例和讲解对您有所帮助，如果您在使用随机数时有任何疑问，欢迎随时交流探讨！