Генерируем случайное число Java
При разработке приложений часто нужно генерировать случайные числа. Java предоставляет для этого классы java.lang.Math и java.util.Random. В этой статье я расскажу о нескольких способах генерации случайных чисел и приведу конкретные примеры реализации.
Генерация случайных чисел с помощью класса Math
Чтобы сгенерировать случайное число Java предоставляет класс Math, доступный в пакете java.util. Этот класс содержит статичный метод Math.random(), предназначенный для генерации случайных чисел типа double .
Метод random( ) возвращает положительное число большее или равное 0,0 и меньшее 1,0. При вызове данного метода создается объект генератора псевдослучайных чисел java.util.Random.
Math.random() можно использовать с параметрами и без. В параметрах задается диапазон чисел, в пределах которого будут генерироваться случайные значения.
Пример использования Math.random():
public static double getRandomNumber(){
double x = Math.random();
return x;
}
Метод getRandomNumber( ) использует Math.random() для возврата положительного числа, которое больше или равно 0,0 или меньше 1,0 .
Результат выполнения кода:
Double between 0.0 and 1.0: SimpleRandomNumber = 0.21753313144345698
Случайные числа в заданном диапазоне
Для генерации случайных чисел в заданном диапазоне необходимо указать диапазон. Синтаксис:
(Math.random() * ((max - min) + 1)) + min
Разобьем это выражение на части:
- Сначала умножаем диапазон значений на результат, который генерирует метод random().Math.random() * (max - min)возвращает значение в диапазоне [0 , max- min], где max не входит в заданные рамки. Например, выражение Math.random()*5 вернет значение в диапазоне [0 , 5], в который 5 не входит.
- Расширяем охват до нужного диапазона. Это делается с помощью минимального значения.
(Math.random() * ( max - min )) + min
Но выражение по-прежнему не охватывает максимальное значение.
- Чтобы получить максимальное значение, прибавьте 1 к параметру диапазона (max - min). Это вернет случайное число в указанном диапазоне.
double x = (Math.random()*((max-min)+1))+min;
Существуют различные способы реализации приведенного выше выражения. Рассмотрим некоторые из них.
Случайное двойное число в заданном диапазоне
По умолчанию метод Math.random() при каждом вызове возвращает случайное число типа double . Например:
public static double getRandomDoubleBetweenRange(double min, double max){
double x = (Math.random()*((max-min)+1))+min;
return x;
}
Вы можете вызвать предыдущий метод из метода main, передав аргументы, подобные этому.
System.out.println("Double between 5.0 and 10.00: RandomDoubleNumber =
"+getRandomDoubleBetweenRange(5.0, 10.00));
Результат.
System.out.println("Double between 5.0 and 10.00: RandomDoubleNumber =
"+getRandomDoubleBetweenRange(5.0, 10.00));
Случайное целое число в заданном диапазоне
Пример генерации случайного целочисленного значения в указанном диапазоне:
public static double getRandomIntegerBetweenRange(double min, double max){
double x = (int)(Math.random()*((max-min)+1))+min;
return x;
}
Метод getRandomIntegerBetweenRange() создает случайное целое число в указанном диапазоне. Так как Math.random() генерирует случайные числа с плавающей запятой, то нужно привести полученное значение к типу int. Этот метод можно вызвать из метода main, передав ему аргументы следующим образом:
System.out.println("Integer between 2 and 6: RandomIntegerNumber
= "+getRandomIntegerBetweenRange(2,6));
Результат.
Integer between 2 and 6: RandomIntegerNumber = 5
Примечание. В аргументах также можно передать диапазон отрицательных значений, чтобы сгенерировать случайное отрицательное число в этом диапазоне.
Генерация случайных чисел с помощью класса Random
Класс java.util.Random можно применять для генерации случайных чисел различных типов: int, float, double, long и boolean .
Для этого сначала создайте экземпляр класса Random, а затем вызовите один из методов генератора случайных значений: nextInt( ), nextDouble( ) или nextLong( ).
Метод nextInt( ) класса Random принимает граничное целое число и возвращает случайное значение int от 0 (включительно) до указанного предела (не включая).
Пример использования метода nextInt( ):
public static int generateRandomInt(int upperRange){
Random random = new Random();
return random.nextInt(upperRange);
}
Пример использования метода nextInt ( ) для генерации целого числа в заданном диапазоне:
public static int generateRandomIntIntRange(int min, int max) {
Random r = new Random();
return r.nextInt((max - min) + 1) + min;
}
Методы nextFloat ( ) и nextDouble( ) позволяют генерировать числа с плавающей запятой, а также значения типа double в диапазоне от 0,0 до 1,0.
Код для использования обоих методов:
public static double generateRandomDouble(){
Random random = new Random();
return random.nextDouble();
}
public static float generateRandomFloat(){
Random random = new Random();
return random.nextFloat();
}
Генерируем случайное число в Java 8 - особенности
В Java 8 был представлен новый метод класса java.util.Random - ints(). Он возвращает неограниченный поток псевдослучайных значений int. Данный метод позволяет указать диапазон чисел, задав минимальное и максимальное значения.
Пример использования метода Random.ints() для генерации случайных целочисленных значений в указанном диапазоне:
public static int getRandomNumberInts(int min, int max){
Random random = new Random();
return random.ints(min,(max+1)).findFirst().getAsInt();
}
Метод getRandomNumberInts( ) генерирует поток случайных целых чисел от min(включительно) и до max (не входит в диапазон).
Метод ints( ) создает IntStream, поэтому будет вызвана функция findFirst( ). Она возвращает объект OptionalInt , который описывает первый элемент этого потока. Затем код вызывает метод getAsInt( ), чтобы вернуть значение int в OptionalInt.
Пример использования метода Random.ints() для генерации потока случайных целочисленных значений:
public static void getStreamOfRandomInts(int num) {
Random random = new Random();
random.ints(num).sorted().forEach(System.out::println);
}
Код для вызова предыдущего метода:
System.out.println("Random int stream: RandomIntStreamofSize = ");
RandomDemo.getStreamOfRandomInts(5);
Результат работы приведенного выше кода:
Random int stream: RandomIntStreamofSize =
-1861317227
-1205557317
453883217
762357682
1725970934
Пример использования метода Random.ints() для генерации потока из диапазона случайных целочисленных значений:
public static void getStreamOfRandomIntsWithRange(int num, int min, int max) {
Random random = new Random();
random.ints(num,min, max).sorted().forEach(System.out::println);
}
Код для вызова приведенного выше метода:
System.out.println("Random int stream of specified size in range:
RandomIntStreamofSizeInRange = ");
RandomDemo.getStreamOfRandomIntsWithRange(5,0,10);
Результат работы предыдущего примера:
Random int stream of specified size in range: RandomIntStreamofSizeInRange =
2
2
3
4
6
Кроме ints( ) существует еще несколько методов, которые были добавлены к классу Random в Java 8. Они могут возвращать последовательный поток случайных чисел. Это:
- LongStream longs( );
- DoubleStream doubles( ).
Заключение
Класс java.util.Random реализует линейный конгруэнтный генератор (LCG). Он отличается быстротой работы. Но при этом он не подходит для использования в режиме реального времени. Например, для генерации уникального идентификатора сессии на сервере, в научных экспериментах, криптографии лотереях и розыгрышах.