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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