如何在Java中生成特定范围内的随机整数?

2022-08-31 01:23:37

如何在特定范围内生成随机值?int


以下方法具有与整数溢出相关的错误:

randomNum = minimum + (int)(Math.random() * maximum);

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

// Bug: `randomNum` can be smaller than `minimum`.

答案 1

Java 1.7 或更高版本中,执行此操作的标准方法如下:

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);

请参阅相关的 JavaDoc。此方法的优点是不需要显式初始化 java.util.Random 实例,如果使用不当,这可能会造成混淆和错误。

但是,相反,没有办法显式设置种子,因此在有用的情况下(例如测试或保存游戏状态或类似情况)可能很难重现结果。在这些情况下,可以使用下面显示的 Java 1.7 之前的技术。

在Java 1.7之前,标准方法如下:

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;
}

请参阅相关的 JavaDoc。在实践中,java.util.Random类通常比java.lang.Math.random()更可取。

特别是,当标准库中有一个简单的API来完成任务时,无需重新发明随机整数生成轮。


答案 2

请注意,这种方法比方法更有偏见,效率更低,https://stackoverflow.com/a/738651/360211nextInt

实现此目的的一个标准模式是:

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

Java Math 库函数 Math.random() 在 的范围内生成一个双精度值。请注意,此范围不包括 1。[0,1)

为了首先获得特定的值范围,您需要乘以要覆盖的值范围的量级。

Math.random() * ( Max - Min )

这将返回一个值,其中“最大值-最小值”不包括在内。[0,Max-Min)

例如,如果需要,则需要覆盖五个整数值,以便使用[5,10)

Math.random() * 5

这将返回一个值,其中 5 不包含在内。[0,5)

现在,您需要将此范围向上移动到目标范围。您可以通过添加最小值来执行此操作。

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

现在,您将获得一个介于 .按照我们的例子,这意味着:[Min,Max)[5,10)

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

但是,这仍然不包括,并且您获得了双倍值。为了包含该值,您需要向范围参数添加 1,然后通过强制转换为 int 来截断小数部分。这是通过以下方式实现的:MaxMax(Max - Min)

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

你有它。范围内的随机整数值,或根据示例:[Min,Max][5,10]

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