JAVA程序设计--对象和类(三)

Math.random()方法和Random类

一:

Math.random() 方法用于返回一个随机数(double类型),随机数范围为 0.0 =< Math.random < 1.0。


语法
static double random()

这是一个默认方法,不接受任何参数。


实例
public class Test{
    public static void main(String args[]){
        System.out.println( Math.random() );
        System.out.println( Math.random() *10);
    }
}

编译结果
0.5444085967267008
7.9602359831841157


二:

java.util.Random类可以产生一个int、long、double、float和boolean型值。

Random类中实现的随机算法是伪随机,也就是有规则的随机。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。这点在生成多个随机数字时需要特别注意。


语法:
Random类包含两个构造方法,下面依次进行介绍:

a:
public Random()

无参构造方法使用当前已经逝去的时间作为种子,然后使用这个种子数构造Random对象。

b:

public Random(long seed)

该构造方法可以通过制定一个种子数进行创建。通过这个种子数(基数)和相应的算法,就能生成一个随机的数


相关方法:

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:

a:

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。


b:

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。


c:

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。


d:

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。


e:

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。



具体实例:

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();

生成[0,1.0)区间的小数:

double d1 = r.nextDouble();

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。


生成[1,2.5)区间的小数

double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;


生成任意整数

int n1 = r.nextInt();


生成[0,10)区间的整数

int n2 = r.nextInt(10);

或者:

n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);

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),然后再对该区间求绝对值,则得到的区间就是[0,10)了。



生成[0,10]区间的整数

int n3 = r.nextInt(11);

或者:

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。

ps:   细致and变通


生成[-3,15)区间的整数

int n4 = r.nextInt(18) - 3;

或者:

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。

几率实现问题

如果生成一个[0,100)区间的随机整数,则每个数字生成的几率应该是相同的,而且由于该区间中总计有100个整数,所以每个数字的几率都是1%。按照这个理论,可以实现程序中的几率问题。

示例:随机生成一个整数,该整数以55%的几率生成1,以40%的几率生成2,以5%的几率生成3。

int n5 = r.nextInt(100);
int m; //结果数字
if(n5 < 55){ //55个数字的区间,55%的几率
    m = 1;
}else if(n5 < 95){//[55,95),40个数字的区间,40%的几率
    m = 2;
}else{
    m = 3;
}


相同种子数Random对象问题

前面介绍过,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

Random r1 = new Random(10);
Random r2 = new Random(10);
for(int i = 0;i < 2;i++){
     System.out.println(r1.nextInt());
     System.out.println(r2.nextInt());
}

结果你懂得~


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