随机数的生成(Java)

Random 类是JAVA中用于产生的随机数的类 。

Random rnd1 = new  Random()
Random rnd2 = new  Random(10)  :10是种子数。

注意:相同种子数的Random对象,对应相同次数生成的随机数字是完全相同的

其中rnd1.nextDouble()和rnd2.nextDouble()的取值范围都是[0,1).

虽然是随机数发生器,但是随机数的生成还是按照某种算法一次一次执行下去,种子数相同的算法在相同次数产生的数值是一样的

1.生成[0,1.0)区间的小数:double d1 = r.nextDouble();
2.生成[0,5.0)区间的小数:double d2 = r.nextDouble() * 5;
3.生成[1,2.5)区间的小数:double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;
4.生成-231到231-1之间的整数:int n = r.nextInt();
5.生成[0,10)区间的整数:①int n2 = r.nextInt(10);②n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);

一般计算机的随机数都是伪随机数,以一个真随机数(种子)作为初始条件,然后用一定的算法不停迭代产生随机数,下面介绍两种方法:

算法1:平方取中法
  1)将种子设为X0,并mod 10000得到4位数
  2) 将它平方得到一个8位数(不足8位时前面补0)
  3)取中间的4位数可得到下一个4位随机数X1
  4)重复1-3步,即可产生多个随机数
  主要缺点:最终它会退化成0,不能继续产生随机数。

算法2:线性同余法
  1)将种子设为X0,
  2)用一个算法X(n+1)=(a*X(n)+b) mod c产生X(n+1)
  一般将c取得很大,可产生0到c-1之间的伪随机数
  该算法一个缺点:会出现循环。

/*
* @param seed the initial seed
* @see #setSeed(long)
*/

++++++++++++++++++带种子数的构造方法+++++++++++++
public Random(long seed) {
  if (getClass() == Random.class)
     this.seed = new AtomicLong(initialScramble(seed));
  else {
    // subclass might have overriden setSeed
    this.seed = new AtomicLong();
    setSeed(seed);
  }
}

++++++++++++++netInt方法带参数的那个源码++++++++++++
* @since 1.2
*/

public int nextInt(int n) {
 if (n <= 0)
   throw new IllegalArgumentException("n must be positive");

 if ((n & -n) == n) // i.e., n is a power of 2
   return (int)((n * (long)next(31)) >> 31);

 int bits, val;
 do {
   bits = next(31);
   val = bits % n;
 }   
 while (bits - val + (n-1) < 0);
 return val;
}

可见Random的种子要求 大于0 的 。。。

+++++++++++++++nextDouble方法实现+++++++++++
public double nextDouble() {
  return (((long)(next(26)) << 27) + next(27))/ (double)(1L << 53);
}
+++++++++++++++nextFloat方法实现+++++++++++++

public float nextFloat() {
  return next(24) / ((float)(1 << 24));
}


+++++++++++++++++nextInt方法实现:++++++++++
public int nextInt() {
  return next(32);
}

可见所有的随机数产生都和一个叫 next方法有关,这个方法是这样的:

* @since 1.1
*/
protected int next(int bits) {
  long oldseed, nextseed;
  AtomicLong seed = this.seed;
  do {
    oldseed = seed.get();
    nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
  } 
  while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));
  return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
} 

参考文献:
[1] java中Random(long seed)方法与rRandom()方法的使用产生随机数
[2] Java中的Random()函数

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