Як генерувати випадкові цілі числа в певному діапазоні на Java?

Як генерувати випадкове intзначення у визначеному діапазоні?

Я спробував наступне, але це не працює:

Спроба 1:

randomNum = minimum + (int)(Math.random() * maximum);
// Bug: `randomNum` can be bigger than `maximum`.

Спроба 2:

Random rn = new Random();
int n = maximum - minimum + 1;
int i = rn.nextInt() % n;
randomNum =  minimum + i;
// Bug: `randomNum` can be smaller than `minimum`.

У Java 1.7 або новіших версіях стандартний спосіб зробити це наступним чином:

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

// nextInt is normally exclusive of the top value,
// so add 1 to make it inclusive
int randomNum = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max + 1);

Дивіться відповідний JavaDoc . Цей підхід має перевагу в тому, що не потрібно явно ініціалізувати примірник java.util.Random , який може бути джерелом плутанини та помилок при неправильному використанні.

Однак, навпаки, немає способу явного встановлення насіння, тому може бути важко відтворити результати в ситуаціях, коли це корисно, наприклад, тестування чи збереження ігрових станів чи подібних. У таких ситуаціях може використовуватися техніка попередньої Java 1.7, показана нижче.

Перед Java 1.7 стандартний спосіб зробити це наступним чином:

import java.util.Random;

/**
 * Returns a pseudo-random number between min and max, inclusive.
 * The difference between min and max can be at most
 * <code>Integer.MAX_VALUE - 1</code>.
 *
 * @param min Minimum value
 * @param max Maximum value.  Must be greater than min.
 * @return Integer between min and max, inclusive.
 * @see java.util.Random#nextInt(int)
 */
public static int randInt(int min, int max) {

    // NOTE: This will (intentionally) not run as written so that folks
    // copy-pasting have to think about how to initialize their
    // Random instance.  Initialization of the Random instance is outside
    // the main scope of the question, but some decent options are to have
    // a field that is initialized once and then re-used as needed or to
    // use ThreadLocalRandom (if using at least Java 1.7).
    // 
    // In particular, do NOT do 'Random rand = new Random()' here or you
    // will get not very good / not very random results.
    Random rand;

    // nextInt is normally exclusive of the top value,
    // so add 1 to make it inclusive
    int randomNum = rand.nextInt((max - min) + 1) + min;

    return randomNum;
}

Дивіться відповідний JavaDoc . На практиці клас java.util.Random часто є кращим порівняно з java.lang.Math.random () .

Зокрема, не потрібно винаходити колесо генерації випадкових цілих чисел, коли в стандартній бібліотеці є прямий API для виконання завдання.

Зауважте, що цей підхід є більш упередженим та менш ефективним, ніж nextIntпідхід, https://stackoverflow.com/a/738651/360211

Одним із стандартних схем для цього є:

Min + (int)(Math.random() * ((Max - Min) + 1))

Функція бібліотеки Java Math Math.random () генерує подвійне значення в діапазоні [0,1). Зверніть увагу, що цей діапазон не включає 1.

Щоб спочатку отримати конкретний діапазон значень, вам потрібно помножити на величину діапазону значень, який потрібно охопити.

Math.random() * ( Max - Min )

Це повертає значення в діапазоні [0,Max-Min), де "Max-Min" не включений.

Наприклад, якщо ви хочете [5,10), вам потрібно покрити п'ять цілих значень, щоб ви їх використовували

Math.random() * 5

Це поверне значення в діапазоні [0,5), де 5 не включено.

Тепер вам потрібно зрушити цей діапазон до діапазону, на який ви орієнтовані. Це ви робите, додаючи значення Min.

Min + (Math.random() * (Max - Min))

Тепер ви отримаєте значення в діапазоні [Min,Max). Наслідуючи наш приклад, це означає [5,10):

5 + (Math.random() * (10 - 5))

Але це все ще не включає, Maxі ви отримуєте подвійне значення. Для того, щоб Maxвключити значення, вам потрібно додати 1 до параметра діапазону, (Max - Min)а потім обрізати десяткову частину, відкинувши до int. Це здійснюється за допомогою:

Min + (int)(Math.random() * ((Max - Min) + 1))

І ось у вас це є. Випадкове ціле значення в діапазоні [Min,Max]або на прикладі [5,10]:

5 + (int)(Math.random() * ((10 - 5) + 1))

Використання:

Random ran = new Random();
int x = ran.nextInt(6) + 5;

Ціле число xтепер є випадковим числом, яке має можливий результат 5-10.

Використання:

minimum + rn.nextInt(maxValue - minvalue + 1)

З java-8вони ввели метод ints(int randomNumberOrigin, int randomNumberBound)у Randomкласі.

Наприклад, якщо ви хочете генерувати п'ять випадкових цілих чисел (або одне одне) у діапазоні [0, 10], просто зробіть:

Random r = new Random();
int[] fiveRandomNumbers = r.ints(5, 0, 11).toArray();
int randomNumber = r.ints(1, 0, 11).findFirst().getAsInt();

Перший параметр вказує просто розмір IntStreamствореного (який є перевантаженим методом того, який виробляє необмежений IntStream).

Якщо вам потрібно зробити кілька окремих дзвінків, ви можете створити з потоку нескінченний примітивний ітератор:

public final class IntRandomNumberGenerator {

    private PrimitiveIterator.OfInt randomIterator;

    /**
     * Initialize a new random number generator that generates
     * random numbers in the range [min, max]
     * @param min - the min value (inclusive)
     * @param max - the max value (inclusive)
     */
    public IntRandomNumberGenerator(int min, int max) {
        randomIterator = new Random().ints(min, max + 1).iterator();
    }

    /**
     * Returns a random number in the range (min, max)
     * @return a random number in the range (min, max)
     */
    public int nextInt() {
        return randomIterator.nextInt();
    }
}

Ви також можете зробити це для doubleі longзначення. Я сподіваюся, що це допомагає! :)

Ви можете змінити свій другий приклад коду:

Random rn = new Random();
int range = maximum - minimum + 1;
int randomNum =  rn.nextInt(range) + minimum;

Було б достатньо лише невеликої модифікації вашого першого рішення.

Random rand = new Random();
randomNum = minimum + rand.nextInt((maximum - minimum) + 1);

Дивіться більше тут для впровадження Random

ThreadLocalRandomеквівалент класу java.util.Randomдля багатопотокового середовища. Генерація випадкового числа здійснюється локально в кожній з ниток. Таким чином, ми маємо кращі результати, зменшуючи конфлікти.

int rand = ThreadLocalRandom.current().nextInt(x,y);

x, y- інтервали, наприклад (1,10)

Math.RandomКлас в Java є 0 на основі. Отже, якщо ви пишете щось подібне:

Random rand = new Random();
int x = rand.nextInt(10);

xбуде між 0-9включно.

Отже, враховуючи наступний масив 25елементів, код для генерування випадкового числа між 0(базовим масивом) і array.lengthбуде:

String[] i = new String[25];
Random rand = new Random();
int index = 0;

index = rand.nextInt( i.length );

Оскільки i.lengthповернеться 25, nextInt( i.length )то поверне число між діапазоном 0-24. Інший варіант - це те, Math.Randomщо працює так само.

index = (int) Math.floor(Math.random() * i.length);

Для кращого розуміння перегляньте допис на форумі " Випадкові інтервали" (archive.org) .

Вибачте за те, що я ставлюся до вразливих, але рішення, запропоноване більшістю, тобто min + rng.nextInt(max - min + 1)), видається небезпечним через те, що:

• rng.nextInt(n)не може досягти Integer.MAX_VALUE.
• (max - min)може спричинити переповнення, коли minнегативний.

Нерозумне рішення дозволить повернути правильні результати для будь-якого min <= maxв межах [ Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE]. Розглянемо наступне наївне здійснення:

int nextIntInRange(int min, int max, Random rng) {
   if (min > max) {
      throw new IllegalArgumentException("Cannot draw random int from invalid range [" + min + ", " + max + "].");
   }
   int diff = max - min;
   if (diff >= 0 && diff != Integer.MAX_VALUE) {
      return (min + rng.nextInt(diff + 1));
   }
   int i;
   do {
      i = rng.nextInt();
   } while (i < min || i > max);
   return i;
}

Хоча і неефективно, зауважте, що ймовірність успіху в whileциклі завжди буде 50% або вище.

Це можна зробити, просто зробивши заяву:

Randomizer.generate(0,10); //min of zero, max of ten

Нижче його вихідний код

Randomizer.java

public class Randomizer {
    public static int generate(int min,int max) {
        return min + (int)(Math.random() * ((max - min) + 1));
    }
}

Це просто чисто і просто.

Цікаво, чи є який-небудь із методів генерації випадкових чисел, передбачених математикою Apache Commons бібліотекою .

Наприклад: RandomDataGenerator.nextIntабоRandomDataGenerator.nextLong

Візьмемо приклад.

Припустимо, я хочу створити число між 5-10 :

int max = 10;
int min = 5;
int diff = max - min;
Random rn = new Random();
int i = rn.nextInt(diff + 1);
i += min;
System.out.print("The Random Number is " + i);

Давайте зрозуміємо це ...

Ініціалізуйте макс. З найвищим значенням та хв з найнижчим значенням.

Тепер нам потрібно визначити, скільки можливих значень можна отримати. Для цього прикладу було б:

5, 6, 7, 8, 9, 10

Отже, рахувати це було б max - min + 1.

тобто 10 - 5 + 1 = 6

Випадкове число генерує число між 0-5 .

тобто 0, 1, 2, 3, 4, 5

Додавання мінімального значення до випадкового числа призведе до:

5, 6, 7, 8, 9, 10

Отже, ми отримуємо бажаний діапазон.

 rand.nextInt((max+1) - min) + min;

Створіть випадкове число для різниці min та max, використовуючи метод nextint (n), а потім додайте min результат до результату:

Random rn = new Random();
int result = rn.nextInt(max - min + 1) + min;
System.out.println(result);

Я використовую це:

 /**
   * @param min - The minimum.
   * @param max - The maximum.
   * @return A random double between these numbers (inclusive the minimum and maximum).
   */
 public static double getRandom(double min, double max) {
   return (Math.random() * (max + 1 - min)) + min;
 }

Якщо ви хочете, ви можете передати його цілому коду.

Що стосується Java 7, ви більше не повинні використовувати Random. Зараз для більшості застосувань вибраний генератор випадкових чисел ThreadLocalRandom.

Використовуйте для об'єднання вилок басейни та паралельні потоки SplittableRandom.

Джошуа Блох. Ефективна Java. Третє видання.

Починаючи з Java 8

Для пулів приєднання вилок та паралельних потоків використання, SplittableRandomяке зазвичай швидше, має кращу статистичну незалежність та властивості рівномірності порівняно з Random.

Для генерації випадкових випадків intу діапазоні[0, 1_000]:

int n = new SplittableRandom().nextInt(0, 1_001);

Для генерації випадкового int[100]масиву значень у діапазоні[0, 1_000]:

int[] a = new SplittableRandom().ints(100, 0, 1_001).parallel().toArray();

Щоб повернути Потік випадкових значень:

IntStream stream = new SplittableRandom().ints(100, 0, 1_001);

Просто використовуйте клас Random :

Random ran = new Random();
// Assumes max and min are non-negative.
int randomInt = min + ran.nextInt(max - min + 1);

Ці методи можуть бути зручними у використанні:

Цей метод поверне випадкове число між наданим значенням min та max:

public static int getRandomNumberBetween(int min, int max) {
    Random foo = new Random();
    int randomNumber = foo.nextInt(max - min) + min;
    if (randomNumber == min) {
        // Since the random number is between the min and max values, simply add 1
        return min + 1;
    } else {
        return randomNumber;
    }
}

і цей метод поверне випадкове число із заданого значення min та max (так що згенероване число також може бути числом min або max):

public static int getRandomNumberFrom(int min, int max) {
    Random foo = new Random();
    int randomNumber = foo.nextInt((max + 1) - min) + min;

    return randomNumber;
}

У випадку розкочування кістки це буде випадкове число від 1 до 6 (а не 0 до 6), тож:

face = 1 + randomNumbers.nextInt(6);

int random = minimum + Double.valueOf(Math.random()*(maximum-minimum )).intValue();

Або подивіться на RandomUtils від Apache Commons .

Ось корисний клас для генерування випадкових intsвипадків у діапазоні з будь-якою комбінацією інклюзивних / ексклюзивних меж:

import java.util.Random;

public class RandomRange extends Random {
    public int nextIncInc(int min, int max) {
        return nextInt(max - min + 1) + min;
    }

    public int nextExcInc(int min, int max) {
        return nextInt(max - min) + 1 + min;
    }

    public int nextExcExc(int min, int max) {
        return nextInt(max - min - 1) + 1 + min;
    }

    public int nextIncExc(int min, int max) {
        return nextInt(max - min) + min;
    }
}

Щоб генерувати випадкове число "між двома числами", використовуйте такий код:

Random r = new Random();
int lowerBound = 1;
int upperBound = 11;
int result = r.nextInt(upperBound-lowerBound) + lowerBound;

Це дає вам випадкове число від 1 (включно) до 11 (виключно), тому ініціалізуйте значення верхнього зв’язку, додавши 1. Наприклад, якщо ви хочете генерувати випадкове число від 1 до 10, тоді ініціалізуйте число верхнього зв’язку з 11 замість 11 10.

Ви можете досягти цього стисло на Java 8:

Random random = new Random();

int max = 10;
int min = 5;
int totalNumber = 10;

IntStream stream = random.ints(totalNumber, min, max);
stream.forEach(System.out::println);

public static Random RANDOM = new Random(System.nanoTime());

public static final float random(final float pMin, final float pMax) {
    return pMin + RANDOM.nextFloat() * (pMax - pMin);
}

Ще один варіант - просто використання Apache Commons :

import org.apache.commons.math.random.RandomData;
import org.apache.commons.math.random.RandomDataImpl;

public void method() {
    RandomData randomData = new RandomDataImpl();
    int number = randomData.nextInt(5, 10);
    // ...
 }

Я знайшов цей приклад Створення випадкових чисел :

Цей приклад генерує випадкові цілі числа у визначеному діапазоні.

import java.util.Random;

/** Generate random integers in a certain range. */
public final class RandomRange {

  public static final void main(String... aArgs){
    log("Generating random integers in the range 1..10.");

    int START = 1;
    int END = 10;
    Random random = new Random();
    for (int idx = 1; idx <= 10; ++idx){
      showRandomInteger(START, END, random);
    }

    log("Done.");
  }

  private static void showRandomInteger(int aStart, int aEnd, Random aRandom){
    if ( aStart > aEnd ) {
      throw new IllegalArgumentException("Start cannot exceed End.");
    }
    //get the range, casting to long to avoid overflow problems
    long range = (long)aEnd - (long)aStart + 1;
    // compute a fraction of the range, 0 <= frac < range
    long fraction = (long)(range * aRandom.nextDouble());
    int randomNumber =  (int)(fraction + aStart);    
    log("Generated : " + randomNumber);
  }

  private static void log(String aMessage){
    System.out.println(aMessage);
  }
} 

Приклад запуску цього класу:

Generating random integers in the range 1..10.
Generated : 9
Generated : 3
Generated : 3
Generated : 9
Generated : 4
Generated : 1
Generated : 3
Generated : 9
Generated : 10
Generated : 10
Done.

Краще використовувати SecureRandom, а не просто Random.

public static int generateRandomInteger(int min, int max) {
    SecureRandom rand = new SecureRandom();
    rand.setSeed(new Date().getTime());
    int randomNum = rand.nextInt((max - min) + 1) + min;
    return randomNum;
}

Ось простий зразок, який показує, як генерувати випадкове число із закритого [min, max]діапазону, покиmin <= max is true

Ви можете повторно використовувати його як поле в класі отворів, також маючи всі Random.classметоди в одному місці

Приклад результатів:

RandomUtils random = new RandomUtils();
random.nextInt(0, 0); // returns 0
random.nextInt(10, 10); // returns 10
random.nextInt(-10, 10); // returns numbers from -10 to 10 (-10, -9....9, 10)
random.nextInt(10, -10); // throws assert

Джерела:

import junit.framework.Assert;
import java.util.Random;

public class RandomUtils extends Random {

    /**
     * @param min generated value. Can't be > then max
     * @param max generated value
     * @return values in closed range [min, max].
     */
    public int nextInt(int min, int max) {
        Assert.assertFalse("min can't be > then max; values:[" + min + ", " + max + "]", min > max);
        if (min == max) {
            return max;
        }

        return nextInt(max - min + 1) + min;
    }
}

rand.nextInt((max+1) - min) + min;

Це добре працює.