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:

  1. 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.
  2. 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.

Пожалуйста, оставьте свои комментарии по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, лайки, отклики, дизлайки, подписки!

Пожалуйста, оставьте ваши комментарии по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, отклики, подписки, лайки, дизлайки!

Вадим Дворниковавтор-переводчик статьи «Random Number Generation in Java»