Random类

Random类 (java.util)         

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。

h、几率实现

按照一定的几率实现程序逻辑也是随机处理可以解决的一个问题。下面以一个简单的示例演示如何使用随机数字实现几率的逻辑。

在前面的方法介绍中，nextInt(int n)方法中生成的数字是均匀的，也就是说该区间内部的每个数字生成的几率是相同的。那么如果生成一个[0,100)区间的随机整数，则每个数字生成的几率应该是相同的，而且由于该区间中总计有100个整数，所以每个数字的几率都是1%。按照这个理论，可以实现程序中的几率问题。

示例：随机生成一个整数，该整数以55%的几率生成1，以40%的几率生成2，以5%的几率生成3。实现的代码如下：

int n5 = r.nextInt(100);

int m; //结果数字

if(n5 < 55){ //55个数字的区间，55%的几率

m = 1;

}else if(n5 < 95){//[55,95)，40个数字的区间，40%的几率

m = 2;

}else{

m = 3;

}

因为每个数字的几率都是1%，则任意55个数字的区间的几率就是55%，为了代码方便书写，这里使用[0,55)区间的所有整数，后续的原理一样。

当然，这里的代码可以简化，因为几率都是5%的倍数，所以只要以5%为基础来控制几率即可，下面是简化的代码实现：

         int n6 = r.nextInt(20);

               int m1;

              if(n6 < 11){

                       m1 = 1;

              }else if(n6 < 19){

                       m1= 2;

              }else{

                       m1 = 3;

              }

    在程序内部，几率的逻辑就可以按照上面的说明进行实现。

4、其它问题

a、相同种子数Random对象问题

前面介绍过，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，下面是测试的代码：

                            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());

                            }

在该代码中，对象r1和r2使用的种子数都是10，则这两个对象相同次数生成的随机数是完全相同的。

如果想避免出现随机数字相同的情况，则需要注意，无论项目中需要生成多少个随机数字，都只使用一个Random对象即可。

b、关于Math类中的random方法

其实在Math类中也有一个random方法，该random方法的工作是生成一个[0,1.0)区间的随机小数。

通过阅读Math类的源代码可以发现，Math类中的random方法就是直接调用Random类中的nextDouble方法实现的。

只是random方法的调用比较简单，所以很多程序员都习惯使用Math类的random方法来生成随机数字。

 <1>、利用Math.Random()方法来生成随机数。

在Java语言中生成随 机数相对来说比较简单，因为有一个现成的方法可以使用。在Math类中，Java语言提供了一个叫做random的方法。通过这个方法可以让系统产生随机 数。不过默认情况下，其产生的随机数范围比较小，为大于等于0到小于1的double型随机数。虽然其随机数产生的范围比较小，不能够满足日常的需求。如 日常工作中可能需要产生整数的随机数。其实，只要对这个方法进行一些灵活的处理，就可以获取任意范围的随机数。

如我们可以先通过 random方法生成一个随机数，然后将结果乘以10。此时产生的随机数字即为大于等于0小于10的数字。然后再利用Int方法进行转换(它会去掉小数掉 后面的数字，即只获取整数部分，不是四舍五入)。最后即可获取一个0到9的整数型随机数字。其实现方法很简单，就是对原有的random方法按照如下的格 式进行变型：(int)(Math.Random()*10)即可。其实我们还可以对这个方法进行扩展，让其产生任意范围内的随机数。至需要将这个10换 成n即可，如改为(int)(Math.Random()*n)。此时应用程序就会产生一个大于等于0小与n之间的随机数。如将n设置为5，那么其就会产 生一个0到5之间的整数型的随机数。如果将这个写成一个带参数的方法，那么只要用户输入需要生成随机数的最大值，就可以让这个方法来生成制定范围的随机 数。在Java中定义自己的工具库

有时候程序员可能需要生成一个指定范围内的随机偶数或者奇数。此时是否可以通过这个方法来实现呢? 答案是肯定的。如现在程序要需要生成一个1-100范围内的偶数。此时该如何实现?首先，需要生成一个0到99之内的随机数(至于这里为什么是99，大家 耐心看下去就知道原因了)。要实现这个需求，很简单吧，只要通过如下语句就可以实现： i=1+(int)(Math.Random()*100)。其中(int)(Math.Random()*99)产生0到99的整数型随机数。然后再加 上1就是产生1到100之间的随机整数。然后将产生的随机数赋值给变量i。但是此时其产生的随机数即有偶数，又有奇数。而现在程序员需要的是一个随机的偶 数。那么我们可以在后面加上一个if判断语句。将这个随机数除以2，如果没有余数的话(或者余数为0)则表明这个随机数是偶数，直接返回即可。如果其返回 的余数不为零，那么就表明其是奇数，我们只要加上1就变为了偶数，返回即可。注意，在上面的随机数生成中，笔者采用的范围是0到99，然后再加上1让其变 为1到100的随机数。最后的结果就是生成1到100之间的随机偶数。其实，如果要范围随机奇数的话，至需要对上面的语句进行稍微的修改即可。Java: 改变你我的世界

假设现在用户想生成一个任意范围内的奇数或者偶数，能够实现吗?假设现在用户想实现一个m到n之间的任意偶数(其中m

可见虽然random方法其自身产生的随机数有比较严格的范围限制。但是只要对其进行合理的转换，程序员仍然可以采用这个方法产生用户所需要的随机数据。

<2>、通过Random类来生成随机数。

在Java语言中，除了可以通过random 方法来产生随机数之外，还可以通过一个random类来产生随机数。程序开发人员可以通过实例化一个Random对象来创建一个随机数的生成器。如 Random i=new Random()。通过这条语句就利用了Random类创建了一个随机数的生成器。不过以这种方法创建随机数时，与采用Random方法产生随机数的机制 不同。利用现在这种方式实例化对象时，Java编译器会以系统当前的时间作为随机数生成器的种子。由于时间时时刻刻在变化的。若以这个时间作为生成器的种 子，就可以保证生成的随机数真的是随机的，其生成的随机数重复率会大大的降低。

利用这种方法其比较方便。如可以利用提供的关键字，让 程序返回一个随机的整数(采用int nextInt(10))等等。不过其返回控制要比Random方法困难一点。如现在需要系统提供一个10到50之间的随机奇数， 利用这个Random类就无法完成。也就是说，利用这个Random类来生成随机数，其只能够控制上限，而不能够控制下限。换一句话说，其可以指定最大的 随机数范围，而不能够指定最小的随机数范围。所以，在灵活性上，其比Random方法要稍微差一点。

另外利用这个方法来实现的话，必 须先创建一个对象。也就是说利用Randow类来创建对象。这跟Randow方法不同。像上面举的例子中，Randow方法本身就是一个math类中方 法，可以直接调用，省去对象创建的方法。为此笔者建议各位读者与程序开发人员，最好还是使用Random方法来创建随机数。只有在生成一些比较特殊的随机 数时采用Random类。如现在需要生成一个概率密度为高斯分布的双精度值随机数时，则通过采用Random类的方法来创建随机数相对来说比较简单一点。

三附、产生随机的字符。

上面介绍的两种方法，产生的都是随机的数值型数据。但是有时候用户可能还需要产生随机的字符。其实也可以利用random方法来产生随机字符。如可以利 用代码生成一个随机的小写字符：(char)(‘a’+Math.random()*(‘z’-‘a’+1))。其实这跟生成任意两个数之间的随机数类 似。通过以上的代码就可以生成一个范围之内的任意随机字符。通过对这个代码进行适当的修整，还可以生成任意两个字符之间的随机字符与任意大写字符的随机字 符。其转换的方式跟上面提到的任意范围之内的随机数类似。各位读者若感兴趣的话，可以自己进行测试一下。师傅领进门，修行在自身。如果笔者在这里一股脑儿 将所有的答案告诉大家，大家的印象不会很深。大家若回去自己动手试试看，反而更容易记住。

笔者在这里给大家一个提示，只需要根据m+(int)(Math.Random()*(n-m))这条语句来调整(char)(‘a’+Math.random()*(‘z’-‘a’+1))这个代码即可。

最后笔者需要强调的一点就是在用户传入参数的时候，最好要对用户传入的参数进行合法性检查。以免用户传入的参数不符合既定的要求，如参数需要的是数值型的数据而传入的却是字符型的数据，而导致程序运行出错。