常用的java随机数生成办法有哪些?

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  1. java 产生随机数的基本方法

常用的 java 随机数生成办法有哪些?

java 中产生随机数和 c 的差不多,一般有两种随机数,一个是 Math 中random()方法,一个是 Random 类。不过不管是 c 还是 java,要产生随机数都需要设置随机数种子,如果设置的是一样的话,每次获得的随机数是一样的。下面来汇总一下常见的不同类型的 java 随机数是如何生成的。

java 产生随机数的基本方法

方法一

在 j2se 里我们可以使用Math.random()方法来产生一个随机数,这个产生的随机数是 0-1 之间的一个 double,我们可以把他乘以一定的数,比如说乘以 100,他就是个 100 以内的随机,这个在 j2me 中没有。

(数据类型)(最小值+Math.random()*(最大值-最小值+1))

例 1:从 1 到 10 的 int 型随数。

(int)(1+Math.random()*(10-1+1))

例 2:随机生成 0~100 中的其中一个数。

在上面我们已经知道了Math.random()返回的只是从 0 到 1 之间的小数,如果要 50 到 100,就先放大 50 倍,即 0 到 50 之间,这里还是小数,如果要整数,就强制转换 int,然后再加上 50 即为 50~100。

(int)(Math.random()*50) + 50

方法二

在 java.util 这个包里面提供了一个 Random 的类,我们可以新建一个 Random 的对象来产生随机数,他可以产生随机整数、随机 float、随机 double,随机 long,这个也是我们在 j2me 的程序里经常用的一个取随机数的方法。

Random random = new Random();//默认构造方法
Random random = new Random(1000);//指定种子数字

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。

例:获取[0, 100)之间的 int 整数。

int i2 = random.nextInt(100);

Random 的函数接口:

// 构造函数(一): 创建一个新的随机数生成器。 
 
Random() 
// 构造函数(二): 使用单个 long 种子创建一个新随机数生成器: public Random(long seed) { setSeed(seed); } next 方法使用它来保存随机数生成器的状态。
Random(long seed) 
 
boolean nextBoolean()     // 返回下一个“boolean 类型”伪随机数。 
void  nextBytes(byte[] buf) // 生成随机字节并将其置于字节数组 buf 中。 
double nextDouble()     // 返回一个“[0.0, 1.0) 之间的 double 类型”的随机数。 
float  nextFloat()      // 返回一个“[0.0, 1.0) 之间的 float 类型”的随机数。 
int   nextInt()       // 返回下一个“int 类型”随机数。 
int   nextInt(int n)    // 返回一个“[0, n) 之间的 int 类型”的随机数。 
long  nextLong()      // 返回下一个“long 类型”随机数。 
  
synchronized double nextGaussian()  // 返回下一个“double 类型”的随机数,它是呈高斯(“正常地”)分布的 double 值,其平均值是 0.0,标准偏差是 1.0。 
synchronized void setSeed(long seed) // 使用单个 long 种子设置此随机数生成器的种子。

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:

1. 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。

2. 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,这里中括号代表包含区间端点,小括号代表不包含区间端点,也就是 0 到 1 之间的随机小数,包含 0 而不包含 1.0。

3. 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-2 的 31 次方到 2 的 31 次方-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。

4. 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。

5. 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。

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();

1. 生成[0,1.0)区间的小数。

double d1 = r.nextDouble();

直接使用nextDouble()方法获得。

2. 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。

3. 生成[1,2.5)区间的小数 [n1,n2]。

double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;//也就是 r.nextDouble() * (n2-n1)+n1

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。

4. 生成任意整数。

int n1 = r.nextInt();

直接使用 nextInt 方法即可。

5. 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),因为按照数学上的规定余数的绝对值小于除数,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);

6. 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。

7. 生成[-3,15)区间的整数。

int n4 = r.nextInt(18) - 3;// 也就是 r.nextInt() * (n2-n1)+n1, n1 是个负数
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。

方法三

通过System.currentTimeMillis()来获取一个当前时间毫秒数的 long 型数字。

通过System.currentTimeMillis()来获取随机数。实际上是获取当前时间毫秒数,它是 long 类型。使用方法如下:

final long l = System.currentTimeMillis();

若要获取 int 类型的整数,只需要将上面的结果转行成 int 类型即可。比如,获取[0, 100)之间的 int 整数。方法如下:

final long l = System.currentTimeMillis();
final int i = (int)( l % 100 );

实例学习

实例 1:

下面通过示例演示上面 3 种获取随机数的使用方法。源码如下(RandomTest.java):

java 的随机数测试程序。共 3 种获取随机数的方法:

  • 通过System.currentTimeMillis()来获取一个当前时间毫秒数的 long 型数字。
  • 通过Math.random()返回一个 0 到 1 之间的 double 值。
  • 通过Random类来产生一个随机数,这个是专业的 Random 工具类,功能强大。
import java.util.Random;
import java.lang.Math;
 
public class RandomTest{
 
  public static void main(String args[]){
 
    // 通过 System 的 currentTimeMillis()返回随机数
    testSystemTimeMillis();
 
    // 通过 Math 的 random()返回随机数
    testMathRandom();
 
    // 新建“种子为 1000”的 Random 对象,并通过该种子去测试 Random 的 API
    testRandomAPIs(new Random(1000), " 1st Random(1000)");
    testRandomAPIs(new Random(1000), " 2nd Random(1000)");
    // 新建“默认种子”的 Random 对象,并通过该种子去测试 Random 的 API
    testRandomAPIs(new Random(), " 1st Random()");
    testRandomAPIs(new Random(), " 2nd Random()");
  }
 
  /**
   * 返回随机数-01:测试 System 的 currentTimeMillis()
   */
  private static void testSystemTimeMillis() {
    // 通过
    final long l = System.currentTimeMillis();
    // 通过 l 获取一个[0, 100)之间的整数
    final int i = (int)( l % 100 );
 
    System.out.printf("\n---- System.currentTimeMillis() ----\n l=%s i=%s\n", l, i);
  }
 
  /**
   * 返回随机数-02:测试 Math 的 random()
   */
  private static void testMathRandom() {
    // 通过 Math 的 random()函数返回一个 double 类型随机数,范围[0.0, 1.0)
    final double d = Math.random();
    // 通过 d 获取一个[0, 100)之间的整数
    final int i = (int)(d*100);
 
    System.out.printf("\n---- Math.random() ----\n d=%s i=%s\n", d, i);
  }
 
 
  /**
   * 返回随机数-03:测试 Random 的 API
   */
  private static void testRandomAPIs(Random random, String title) {
    final int BUFFER_LEN = 5;
 
    // 获取随机的 boolean 值
    boolean b = random.nextBoolean();
    // 获取随机的数组 buf[]
    byte[] buf = new byte[BUFFER_LEN];
    random.nextBytes(buf);
    // 获取随机的 Double 值,范围[0.0, 1.0)
    double d = random.nextDouble();
    // 获取随机的 float 值,范围[0.0, 1.0)
    float f = random.nextFloat();
    // 获取随机的 int 值
    int i1 = random.nextInt();
    // 获取随机的[0,100)之间的 int 值
    int i2 = random.nextInt(100);
    // 获取随机的高斯分布的 double 值
    double g = random.nextGaussian();
    // 获取随机的 long 值
    long l = random.nextLong();
 
    System.out.printf("\n---- %s ----\nb=%s, d=%s, f=%s, i1=%s, i2=%s, g=%s, l=%s, buf=[",
        title, b, d, f, i1, i2, g, l);
    for (byte bt:buf) 
      System.out.printf("%s, ", bt);
    System.out.println("]");
  }

实例 2:

问题:生成(-10,10)之间的保留小数点后两位数的随机数。

解决方法:

1.java 中随机数生成函数

Random r=new Random();
r.nextFloat();//生成(0,1)之间的浮点型随机数。

将上述随机数乘以 10,得到生成(0,10)之间的随机数。

2.生成一个 Boolean 型的随机数用于控制数的正负:r.nextBoolean();

3.保留小数位数两位的方法:Math.floor(n*100+0.5)/100;得到的数为 double 型。

代码如下:

import java.util.*;
  public class CreateRandom {
   public float numRandom(){
    float num;
    Random r=new Random();
    float value = (float) (Math.floor(r.nextFloat()*1000+0.5)/100);
    Boolean b = r.nextBoolean();
    if(b){
     num = value;
     }
    else{
     num=0-value;
     }
    return num;
    }
    public static void main(String[] args) {
     CreateRandom cr = new CreateRandom();
     float num = cr.numRandom();
     System.out.print(num);
    }
  }

实例 3:

Java 生成随机无重复随机数,使用 ArrayList 实现。

算法:加入随机数时检测列表中是否已存在此随机数,有则重来,无则加入。

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

/**
 * 生成随机无重复随机数,使用 ArrayList 实现
 *
 * 算法:加入随机数时检测列表中是否已存在此随机数,有则重来,无则加入。
 *
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int length = 50; // 50 个随机数
        Random random = new Random();
        ArrayList list = new ArrayList();

        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int number = random.nextInt(100) + 1; // 1-100 的随机数(此处 100 必须比 length 大,否则会死循环)

            if (!list.contains(number)) {
                list.add(number);
            } else {
                i--; // 保证生成的随机数个数足够,防止有重复随机数时造成空位
            }
        }

        for (int i = 0; i < length; i++) {
            System.out.print(list.get(i) + "\t");

            if (((i + 1) % 10) == 0) {
                System.out.println("");
            }
        }
    }
}

实例 4:

java 生成固定位数的密码随机数代码。

public class RandomPassword {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
   System.out.println(genRandomNum(10));
}

/**
* 生成随即密码
* 
* @param pwd_len
*            生成的密码的总长度
* @return 密码的字符串
*/
public static String genRandomNum(int pwd_len) {
   // 35 是因为数组是从 0 开始的,26 个字母+10 个数字
   final int maxNum = 36;
   int i; // 生成的随机数
   int count = 0; // 生成的密码的长度
   char[] str = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8',
     '9' };

   StringBuffer pwd = new StringBuffer("");
   Random r = new Random();
   while (count < pwd_len) { // 生成随机数,取绝对值,防止生成负数, i = Math.abs(r.nextInt(maxNum)); // 生成的数最大为 36-1 if (i >= 0 && i < str.length) {
     pwd.append(str[i]);
     count++;
    }
   }

   return pwd.toString();
}
}

实例 5:

Java 生成带权重的随机数。

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

//带权重的随机数
//面试的时候面试官问道一个这样的问题
//A、B、C 三个字符分别出现的概率是 30%,40%,30%
//分析:首先 1-100 随机产生一个数,判断这个数,1-30 出现的概率是 30%, 31—70 出现的概率是 40%, 71-100 出现的概率是 30%
public class WeightRandom {

	public static void main(String[] args) {
		Random ran = new Random();
	    String str=getWanfei(ran.nextInt(100));
	    Map<String,Object> map = new HashMap<String,Object>();
	    map.put("key","A");
	    map.put("value","30");
	    Map<String,Object> map1 = new HashMap<String,Object>();
	    map.put("key","B");
	    map.put("value","70");
	    List<Map<String,Object>> list = new ArrayList<Map<String,Object>>();
	    list.add(map);
	    list.add(map1);
	    System.out.println(  getWeight(list,ran.nextInt(100)));
	}
	//知道权重的情况下
   public static String getWanfei(int num){
	   if(num>=1 && num<=30){ return "A"; }else if(num>=31 && num<70){
		   return "B";
	   }else{
		   return "C";
	   }
   }
   
   //如果 A、B、C 的个数不确定 ,权重的总数也也不确定
   
   public static String getWeight(List<Map<String,Object>> list,int ran){
	 //map 里放的是 a,b,c 值,和每个 a、b、c 对应的权重
	   int sum=0;
	   int total = list.size();
	   for(int i=0;i<total;i++){
		  sum+=Integer.parseInt(list.get(i).get("value").toString());
		  if(ran<=sum){
			  return list.get(i).get("key").toString();
		  }
	   }
	   return null;
	 }
}

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