`StdRandom.java`

StdRandom.java 是一个非常实用的 Java 类，它提供了多种生成伪随机数的方法，适用于不同的概率分布。下面是对 StdRandom 类的主要功能和用法的总结：

主要功能

1. 设置和获取随机种子

   • setSeed(long s)：设置随机数生成器的种子，确保每次运行程序时都能生成相同的随机数序列。
   • getSeed()：获取当前的随机数生成器种子。

2. 生成均匀分布的随机数

   • uniform()：返回一个在 [0, 1) 区间内的随机浮点数。
   • uniform(int n)：返回一个在 [0, n) 区间内的随机整数。
   • uniform(long n)：返回一个在 [0, n) 区间内的随机长整数。
   • uniform(int a, int b)：返回一个在 [a, b) 区间内的随机整数。
   • uniform(double a, double b)：返回一个在 [a, b) 区间内的随机浮点数。

3. 生成伯努利分布的随机数

   • bernoulli()：返回一个布尔值，以 50% 的概率为 true，50% 的概率为 false。
   • bernoulli(double p)：返回一个布尔值，以概率 p 为 true，以概率 1 - p 为 false。

4. 生成高斯分布的随机数

   • gaussian()：返回一个标准正态分布（均值为 0，标准差为 1）的随机浮点数。
   • gaussian(double mu, double sigma)：返回一个均值为 mu，标准差为 sigma 的高斯分布的随机浮点数。

5. 生成几何分布的随机数

   • geometric(double p)：返回一个几何分布的随机整数，表示独立试验前第一次成功的次数。

6. 生成泊松分布的随机数

   • poisson(double lambda)：返回一个泊松分布的随机整数，均值为 lambda。

7. 生成指数分布的随机数

   • exponential(double lambda)：返回一个指数分布的随机浮点数，均值为 1/lambda。

8. 洗牌算法

   • shuffle(double[] a)：随机打乱数组 a 中的元素。
   • shuffle(int[] a)：随机打乱数组 a 中的元素。
   • shuffle(Object[] a)：随机打乱数组 a 中的元素。
   • shuffle(double[] a, int lo, int hi)：随机打乱数组 a 中从索引 lo 到 hi 之间的元素。
   • shuffle(int[] a, int lo, int hi)：随机打乱数组 a 中从索引 lo 到 hi 之间的元素。
   • shuffle(Object[] a, int lo, int hi)：随机打乱数组 a 中从索引 lo 到 hi 之间的元素。

示例用法

import algs4.util.StdRandom;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 设置随机种子
        StdRandom.setSeed(12345);

        // 生成 [0, 1) 区间的随机浮点数
        double randomDouble = StdRandom.uniform();
        System.out.println("Random double: " + randomDouble);

        // 生成 [0, 10) 区间的随机整数
        int randomInt = StdRandom.uniform(10);
        System.out.println("Random int: " + randomInt);

        // 生成伯努利分布的随机布尔值
        boolean randomBoolean = StdRandom.bernoulli(0.7);
        System.out.println("Random boolean: " + randomBoolean);

        // 生成高斯分布的随机浮点数
        double gaussianValue = StdRandom.gaussian(5.0, 2.0);
        System.out.println("Gaussian value: " + gaussianValue);

        // 洗牌算法
        double[] array = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
        StdRandom.shuffle(array);
        System.out.print("Shuffled array: ");
        for (double value : array) {
            System.out.print(value + " ");
        }
    }
}

总结

StdRandom 类提供了一套强大的工具，用于生成各种概率分布的随机数和洗牌操作。通过设置随机种子，可以确保结果的可重复性，这在测试和调试中非常有用。希望这些信息对您有所帮助！如果有任何具体问题或需要进一步的帮助，请随时告诉我。