Класс Random

public Random()

public Random(long seed)

Требования к реализации:

Вызов new Random(seed) эквивалентен:

 Random rnd = new Random();
 rnd.setSeed(seed);
 

Параметры:

seed - начальное значение (seed)

См. также:

• setSeed(long)

public static Random from(RandomGenerator generator)

Параметры:

generator - аргумент, к которому делегируются вызовы методов RandomGenerator

Возвращает:

экземпляр Random, осуществляющий делегирование

Исключение:

NullPointerException - если генератор null

С:

19

public void setSeed(long seed)

Требования к реализации:

Реализация в этом классе изменяет состояние этого генератора случайных чисел так, что он находится в том же состоянии, что и если он был только что создан с new Random(seed). Она атомарно обновляет начальное значение (seed) до

(seed ^ 0x5DEECE66DL) & ((1L << 48) - 1)

и очищает флаг haveNextNextGaussian, используемый методом nextGaussian(). Обратите внимание, что используется только 48 бит заданного значения seed.

Параметры:

seed - значение seed

Исключение:

UnsupportedOperationException - если операция setSeed не поддерживается этим генератором случайных чисел

protected int next(int bits)

Примечание API:

Другие методы генерации случайных чисел в этом классе реализованы с помощью этого метода, поэтому подклассы могут переопределить только этот метод, чтобы обеспечить другой источник псевдослучайных чисел для всего класса.

Требования к реализации:

Реализация в этом классе атомарно обновляет начальное значение (seed) до

(seed * 0x5DEECE66DL + 0xBL) & ((1L << 48) - 1)

и возвращает

(int)(seed >>> (48 - bits)).

Это линейный конгруэнтный генератор псевдослучайных чисел, как определено Д. Х. Лемером и описано Дональдом Э. Кнутом в Искусство программирования, том 2, третье издание: Алгоритмы для работы с числами, раздел 3.2.1.

Параметры:

bits - случайные биты

Возвращает:

следующее псевдослучайное значение из последовательности этого генератора случайных чисел

С:

1.1

public void nextBytes(byte[] bytes)

Указано в:

nextBytes в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextBytes реализуется классом Random как если бы:

 public void nextBytes(byte[] bytes) {
   for (int i = 0; i < bytes.length; )
     for (int rnd = nextInt(), n = Math.min(bytes.length - i, 4);
          n-- > 0; rnd >>= 8)
       bytes[i++] = (byte)rnd;
 }

Параметры:

bytes - массив байтов, который необходимо заполнить случайными байтами

Исключение:

NullPointerException - если массив байтов null

С:

1.1

public int nextInt()

Указано в:

nextInt в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextInt реализуется классом Random как если бы:

 public int nextInt() {
   return next(32);
 }

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределенное целое значение от этого генератора случайных чисел

public int nextInt(int bound)

Указано в:

nextInt в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextInt(int bound) реализуется классом Random как если бы:

 public int nextInt(int bound) {
   if (bound <= 0)
     throw new IllegalArgumentException("bound must be positive");

   if ((bound & -bound) == bound)  // i.e., bound is a power of 2
     return (int)((bound * (long)next(31)) >> 31);

   int bits, val;
   do {
       bits = next(31);
       val = bits % bound;
   } while (bits - val + (bound-1) < 0);
   return val;
 }

Оговорка "приблизительно" используется в предыдущем описании только потому, что следующий метод является лишь приблизительно несмещенным источником независимо выбранных битов. Если бы это был идеальный источник случайных битов, то показанный алгоритм выбирал бы int значения из указанного диапазона с идеальной равномерностью.

Алгоритм немного сложный. Он отбрасывает значения, которые приведут к неравномерному распределению (из-за того, что 2^31 не делится на n). Вероятность отбрасывания значения зависит от n. Наихудший случай - n=2^30+1, для которого вероятность отбрасывания равна 1/2, а ожидаемое число итераций до завершения цикла равно 2.

Алгоритм обрабатывает случай, когда n является степенью двойки, особым образом: он возвращает правильное количество старших битов из основного генератора псевдослучайных чисел. В отсутствие специальной обработки возвращалось бы правильное количество младших битов. Известно, что линейные конгруэнтные генераторы псевдослучайных чисел, такие как реализованный в этом классе, имеют короткие периоды в последовательности значений их младших битов. Таким образом, этот особый случай значительно увеличивает длину последовательности значений, возвращаемых последовательными вызовами этого метода, если n - небольшая степень двойки.

Параметры:

bound - верхняя граница (исключая). Должен быть положительным.

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределенное целое значение от нуля (включительно) до bound (исключая) из последовательности этого генератора случайных чисел

Исключение:

IllegalArgumentException - если bound не положительное

С:

1.2

public long nextLong()

Указано в:

nextLong в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextLong реализуется классом Random как если бы:

 public long nextLong() {
   return ((long)next(32) << 32) + next(32);
 }

Так как класс Random использует начальное значение (seed) только с 48 битами, этот алгоритм не вернет все возможные длинные целые значения.

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределенное длинное целое значение из последовательности этого генератора случайных чисел

public boolean nextBoolean()

Указано в:

nextBoolean в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextBoolean реализуется классом Random как если бы:

 public boolean nextBoolean() {
   return next(1) != 0;
 }

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределенное булево значение из последовательности этого генератора случайных чисел

С:

1.2

public float nextFloat()

Указано в:

nextFloat в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextFloat реализуется классом Random так, как будто:

 public float nextFloat() {
   return next(24) / ((float)(1 << 24));
 }

Оговорка «приблизительно» используется в вышеприведенном описании только потому, что следующий метод является лишь приблизительно несмещенным источником независимо выбранных битов. Если бы он был идеальным источником случайных битов, то показанный алгоритм выбирал бы float значения из указанного диапазона с абсолютной равномерностью.

[В ранних версиях Java результат неправильно вычислялся как:

 return next(30) / ((float)(1 << 30));

Это могло показаться эквивалентным, если не лучшим, но на самом деле оно вводило небольшую неоднородность из-за смещения при округления чисел с плавающей запятой: вероятность того, что младший бит мантиссы будет 0, была немного выше, чем вероятность того, что он будет 1.]

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределённое значение с плавающей запятой между 0.0f и 1.0f из последовательности этого генератора случайных чисел

public double nextDouble()

Указано в:

nextDouble в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextDouble реализуется классом Random так, как будто:

 public double nextDouble() {
   return (((long)next(26) << 27) + next(27))
     / (double)(1L << 53);
 }

Оговорка «приблизительно» используется в вышеприведенном описании только потому, что метод next является лишь приблизительно несмещенным источником независимо выбранных битов. Если бы он был идеальным источником случайных битов, то алгоритм, показанный выше, выбирал бы double значения из указанного диапазона с абсолютной равномерностью.

[В ранних версиях Java результат неправильно вычислялся как:

 return (((long)next(27) << 27) + next(27)) / (double)(1L << 54);

Это могло показаться эквивалентным, если не лучшим, но на самом деле оно вводило значительную неоднородность из-за смещения при округления чисел с плавающей запятой: вероятность того, что младший бит мантиссы будет 0, была в три раза выше, чем вероятность того, что он будет 1! Эта неоднородность, вероятно, не имеет большого значения на практике, но мы стремимся к совершенству.]

Возвращает:

следующее псевдослучайное, равномерно распределённое значение с плавающей запятой между 0.0 и 1.0 из последовательности этого генератора случайных чисел

См. также:

• Math.random()

public double nextGaussian()

Указано в:

nextGaussian в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextGaussian реализуется классом Random так, как будто это потокобезопасная версия следующего:

 private double nextNextGaussian;
 private boolean haveNextNextGaussian = false;

 public double nextGaussian() {
   if (haveNextNextGaussian) {
     haveNextNextGaussian = false;
     return nextNextGaussian;
   } else {
     double v1, v2, s;
     do {
       v1 = 2 * nextDouble() - 1;   // between -1.0 and 1.0
       v2 = 2 * nextDouble() - 1;   // between -1.0 and 1.0
       s = v1 * v1 + v2 * v2;
     } while (s >= 1 || s == 0);
     double multiplier = StrictMath.sqrt(-2 * StrictMath.log(s)/s);
     nextNextGaussian = v2 * multiplier;
     haveNextNextGaussian = true;
     return v1 * multiplier;
   }
 }

Это использует «полярный метод» Г. Э. П. Бокса, М. Э. Мюллера и Г. Марсаглии, как описано Дональдом Э. Кнутом в «Искусстве программирования, том 2, третье издание: Алгоритмы вычисления», раздел 3.4.1, подразд. С, алгоритм P. Обратите внимание, что он генерирует два независимых значения ценой только одного вызова StrictMath.log и одного вызова StrictMath.sqrt.

Возвращает:

следующее псевдослучайное, гауссовское («нормальное») значение с плавающей запятой со средним значением 0.0 и стандартным отклонением 1.0 из последовательности этого генератора случайных чисел

public IntStream ints(long streamSize)

Указано в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

Возвращает:

поток псевдослучайных целочисленных значений

Исключения:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля

См. также:

1.8

public IntStream ints()

Указано в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Примечание для реализации:

Этот метод реализован как эквивалентный ints(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных целочисленных значений

См. также:

1.8

public IntStream ints(long streamSize, int randomNumberOrigin, int randomNumberBound)

 
 int nextInt(int origin, int bound) {
   int n = bound - origin;
   if (n > 0) {
     return nextInt(n) + origin;
   }
   else {  // range not representable as int
     int r;
     do {
       r = nextInt();
     } while (r < origin || r >= bound);
     return r;
   }
 }

Указано в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

randomNumberOrigin - начальное значение (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - предельное значение (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных целочисленных значений, каждое из которых имеет заданное начальное значение (включительно) и предельное значение (исключительно)

Исключения:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля или randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

См. также:

1.8

public IntStream ints(int randomNumberOrigin, int randomNumberBound)

 
 int nextInt(int origin, int bound) {
   int n = bound - origin;
   if (n > 0) {
     return nextInt(n) + origin;
   }
   else {  // range not representable as int
     int r;
     do {
       r = nextInt();
     } while (r < origin || r >= bound);
     return r;
   }
 }

Указано в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Примечание для реализации:

Этот метод реализован как эквивалентный ints(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin - начальное значение (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - предельное значение (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных целочисленных значений, каждое из которых имеет заданное начальное значение (включительно) и предельное значение (исключительно)

Исключения:

IllegalArgumentException - если randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

См. также:

1.8

public LongStream longs(long streamSize)

Указано в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

Возвращает:

поток псевдослучайных длинных целочисленных значений

Исключения:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля

См. также:

1.8

public LongStream longs()

Указано в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Примечание для реализации:

Этот метод реализован как эквивалентный longs(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных длинных целочисленных значений

См. также:

1.8

public LongStream longs(long streamSize, long randomNumberOrigin, long randomNumberBound)

 
 long nextLong(long origin, long bound) {
   long r = nextLong();
   long n = bound - origin, m = n - 1;
   if ((n & m) == 0L)  // power of two
     r = (r & m) + origin;
   else if (n > 0L) {  // reject over-represented candidates
     for (long u = r >>> 1;            // ensure nonnegative
          u + m - (r = u % n) < 0L;    // rejection check
          u = nextLong() >>> 1) // retry
         ;
     r += origin;
   }
   else {              // range not representable as long
     while (r < origin || r >= bound)
       r = nextLong();
   }
   return r;
 }

Указано в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

randomNumberOrigin - начало (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - граница (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных целых чисел, каждое с заданным началом (включительно) и границей (исключительно)

Исключение:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля или randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

С:

1.8

public LongStream longs(long randomNumberOrigin, long randomNumberBound)

 
 long nextLong(long origin, long bound) {
   long r = nextLong();
   long n = bound - origin, m = n - 1;
   if ((n & m) == 0L)  // power of two
     r = (r & m) + origin;
   else if (n > 0L) {  // reject over-represented candidates
     for (long u = r >>> 1;            // ensure nonnegative
          u + m - (r = u % n) < 0L;    // rejection check
          u = nextLong() >>> 1) // retry
         ;
     r += origin;
   }
   else {              // range not representable as long
     while (r < origin || r >= bound)
       r = nextLong();
   }
   return r;
 }

Указано в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Примечание реализации:

Этот метод реализован для эквивалентности longs(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin - начало (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - граница (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных целых чисел, каждое с заданным началом (включительно) и границей (исключительно)

Исключение:

IllegalArgumentException - если randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

С:

1.8

public DoubleStream doubles(long streamSize)

Указано в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

Возвращает:

поток значений с плавающей запятой двойной точности

Исключение:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля

С:

1.8

public DoubleStream doubles()

Указано в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Примечание реализации:

Этот метод реализован для эквивалентности doubles(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных значений с плавающей запятой двойной точности

С:

1.8

public DoubleStream doubles(long streamSize, double randomNumberOrigin, double randomNumberBound)

Указано в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize - количество генерируемых значений

randomNumberOrigin - начало (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - граница (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных чисел с плавающей запятой двойной точности, каждое с заданным началом (включительно) и границей (исключительно)

Исключение:

IllegalArgumentException - если streamSize меньше нуля, или randomNumberOrigin не является конечным, или randomNumberBound не является конечным, или randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

С:

1.8

public DoubleStream doubles(double randomNumberOrigin, double randomNumberBound)

Указано в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Примечание реализации:

Этот метод реализован для эквивалентности doubles(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin - начало (включительно) каждого случайного значения

randomNumberBound - граница (исключительно) каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных чисел с плавающей запятой двойной точности, каждое с заданным началом (включительно) и границей (исключительно)

Исключение:

IllegalArgumentException - если randomNumberOrigin не является конечным, или randomNumberBound не является конечным, или randomNumberOrigin больше или равно randomNumberBound

С:

1.8