Класс Random

public Random()

public Random(long seed)

Требования к реализации:

Вызов new Random(seed) эквивалентен следующему:

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

Параметры:

seed — начальное значение

См. также:

• setSeed(long)

public static Random from(RandomGenerator generator)

Параметры:

generator — объект, которому делегируются вызовы RandomGenerator

Возвращает:

делегирующий экземпляр Random

Выбрасывает:

NullPointerException — если генератор равен null

Появился в версии:

19

public void setSeed(long seed)

Требования к реализации:

Реализация в этом классе изменяет состояние генератора случайных чисел так, чтобы оно совпадало с состоянием сразу после создания экземпляра с помощью new Random(seed). Она атомарно обновляет начальное значение до

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

и сбрасывает флаг haveNextNextGaussian, используемый методом nextGaussian(). Обратите внимание, что используются только 48 бит заданного начального значения.

Параметры:

seed — начальное значение

Выбрасывает:

UnsupportedOperationException — если операция setSeed не поддерживается этим генератором случайных чисел

protected int next(int bits)

Примечание к API:

Другие методы этого класса, генерирующие случайные значения, реализованы на основе этого метода, поэтому подклассы могут переопределить только этот метод, чтобы предоставить другой источник псевдослучайных чисел для всего класса.

Требования к реализации:

Реализация в этом классе атомарно обновляет начальное значение до

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

и возвращает

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

Это линейный конгруэнтный генератор псевдослучайных чисел, определенный Д. Х. Лемером и описанный Дональдом Э. Кнутом в книге Искусство программирования, том 2, третье издание: Полуточисленные алгоритмы, раздел 3.2.1.

Параметры:

bits — количество случайных битов

Возвращает:

следующее псевдослучайное значение из последовательности этого генератора случайных чисел

Появился в версии:

1.1

public void nextBytes(byte[] bytes)

Определено в:

nextBytes в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextBytes реализован классом Random следующим образом:

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 — байтовый массив для заполнения случайными байтами

Выбрасывает:

NullPointerException — если байтовый массив равен null

Появился в версии:

1.1

public int nextInt()

Определено в:

nextInt в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextInt реализован классом Random следующим образом:

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

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа int из последовательности этого генератора случайных чисел

public int nextInt(int bound)

Определено в:

nextInt в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextInt(int bound) реализован классом Random следующим образом:

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» в приведенном выше описании используется только потому, что следующий метод является лишь приблизительно несмещенным источником независимо выбранных битов. Если бы он был идеальным источником случайно выбранных битов, показанный алгоритм выбирал бы int значения из указанного диапазона с идеальной равномерностью.

Алгоритм немного сложен. Он отбрасывает значения, которые привели бы к неравномерному распределению (поскольку 2^31 не делится на n). Вероятность отбрасывания значения зависит от n. Наихудший случай — n=2^30+1: вероятность отбрасывания равна 1/2, а ожидаемое количество итераций до завершения цикла — 2.

Алгоритм обрабатывает случай, когда n является степенью двойки, особым образом: он возвращает нужное количество старших битов базового генератора псевдослучайных чисел. Без специальной обработки возвращалось бы нужное количество младших битов. Известно, что линейные конгруэнтные генераторы псевдослучайных чисел, такие как реализованный в этом классе, имеют короткие периоды в последовательностях значений младших битов. Поэтому этот особый случай значительно увеличивает длину последовательности значений, возвращаемых последовательными вызовами этого метода, если n является небольшой степенью двойки.

Параметры:

bound — верхняя граница (не включается). Должна быть положительной.

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа int от нуля включительно до bound исключительно из последовательности этого генератора случайных чисел

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если граница не является положительной

Появился в версии:

1.2

public long nextLong()

Определено в:

nextLong в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextLong реализован классом Random следующим образом:

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

Поскольку класс Random использует начальное значение длиной всего 48 бит, этот алгоритм не возвращает все возможные значения типа long.

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа long из последовательности этого генератора случайных чисел

public boolean nextBoolean()

Определено в:

nextBoolean в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextBoolean реализован классом Random следующим образом:

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

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа boolean из последовательности этого генератора случайных чисел

Появился в версии:

1.2

public float nextFloat()

Определено в:

nextFloat в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextFloat реализован классом Random следующим образом:

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

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

[В ранних версиях Java результат вычислялся неверно следующим образом:

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

На первый взгляд это может показаться эквивалентным или даже более предпочтительным, но на самом деле такой способ вносил небольшую неравномерность из-за смещения при округлении чисел с плавающей точкой: вероятность того, что младший бит мантиссы будет равен 0, была немного выше, чем вероятность того, что он будет равен 1.]

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа float в диапазоне от 0.0f до 1.0f из последовательности этого генератора случайных чисел

public double nextDouble()

Определено в:

nextDouble в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextDouble реализован классом Random следующим образом:

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

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

[В ранних версиях Java результат вычислялся неверно следующим образом:

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

На первый взгляд это может показаться эквивалентным или даже более предпочтительным, но на самом деле такой способ вносил значительную неравномерность из-за смещения при округлении чисел с плавающей точкой: вероятность того, что младший бит мантиссы будет равен 0, была втрое выше, чем вероятность того, что он будет равен 1! На практике эта неравномерность, вероятно, не имеет большого значения, но мы стремимся к совершенству.]

Возвращает:

следующее псевдослучайное равномерно распределенное значение типа double в диапазоне от 0.0 до 1.0 из последовательности этого генератора случайных чисел

См. также:

• Math.random()

public double nextGaussian()

Определено в:

nextGaussian в интерфейсе RandomGenerator

Требования к реализации:

Метод nextGaussian реализован классом Random как потокобезопасная версия следующего алгоритма:

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;
  }
}

Здесь используется полярный метод Г. Э. П. Бокса, М. Э. Мюллера и Дж. Марсальи, описанный Дональдом Э. Кнутом в книге Искусство программирования, том 2, третье издание: Полуточисленные алгоритмы, раздел 3.4.1, подраздел C, алгоритм P. Обратите внимание, что этот алгоритм генерирует два независимых значения всего за один вызов StrictMath.log и один вызов StrictMath.sqrt.

Возвращает:

следующее псевдослучайное значение типа double, распределенное по Гауссу («нормально»), со средним значением 0.0 и стандартным отклонением 1.0 из последовательности этого генератора случайных чисел

public IntStream ints(long streamSize)

Определено в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа int

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля

Появился в версии:

1.8

public IntStream ints()

Определено в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным ints(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа int

Появился в версии:

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;
  }
}

Определено в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа int, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля или randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

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;
  }
}

Определено в:

ints в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным ints(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа int, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

1.8

public LongStream longs(long streamSize)

Определено в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа long

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля

Появился в версии:

1.8

public LongStream longs()

Определено в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным longs(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа long

Появился в версии:

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;
}

Определено в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа long, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля или randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

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;
}

Определено в:

longs в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным longs(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа long, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

1.8

public DoubleStream doubles(long streamSize)

Определено в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

Возвращает:

поток значений типа double

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля

Появился в версии:

1.8

public DoubleStream doubles()

Определено в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным doubles(Long.MAX_VALUE).

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа double

Появился в версии:

1.8

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

Определено в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Параметры:

streamSize — количество генерируемых значений

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа double, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если streamSize меньше нуля, или randomNumberOrigin не является конечным числом, или randomNumberBound не является конечным числом, или randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

1.8

public DoubleStream doubles(double randomNumberOrigin, double randomNumberBound)

Определено в:

doubles в интерфейсе RandomGenerator

Примечание по реализации:

Этот метод реализован так, чтобы быть эквивалентным doubles(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound).

Параметры:

randomNumberOrigin — нижняя граница (включительно) для каждого случайного значения

randomNumberBound — верхняя граница (исключительно) для каждого случайного значения

Возвращает:

поток псевдослучайных значений типа double, каждое из которых имеет заданные нижнюю границу (включительно) и верхнюю границу (исключительно)

Выбрасывает:

IllegalArgumentException — если randomNumberOrigin не является конечным числом, или randomNumberBound не является конечным числом, или randomNumberOrigin больше либо равно randomNumberBound

Появился в версии:

1.8