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编程艺术之光 2024-03-11 16:21:57

文章标签 java 编程语言算法随机数 System 文章分类 Java 后端开发

Java中常用的三种产生随机数的方法及其原理详解（currentTimeMills，random，Math.random）

这学期笔者开始学习Java，由于以前有了C做基础，学Java明显可以轻松许多，但是这几天有个问题很苦恼，有几道题目要产生随机数，我百度了一下，发现了多种使用的方法，但大多知识是零星的。于是今天我打算给大家分享一下我总结了的三种在Java里面很常用的方法。如果有任何不恰当的地方，欢迎大家在评论区不吝指出或者是私信我，我会尽力改正，给大家呈现更优质的内容。

一.使用currentTimeMills

currentTimeMills返回的是从1970年一月一日零时零分零秒到现在总共的毫秒数，我们可以用这个毫秒数来产生随机数。如何产生呢？

如果要是产生[0,n-1]范围内的随机数，可以这样写：

int randomNum1 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
//用当前时间获得[0,9]之间的随机数

这个函数就能够产生[0,9]范围内的随机数啦！
那我们要是想产生多个随机数怎么办，有的小伙伴可能会想，我写两个不就好了，那我们看看写两个到底行不行：

int randomNum1 = (int)System.currentTimeMillis()%10;
 //用当前时间获得[0,9]之间的随机数
  int randomNum2 = (int)System.currentTimeMillis()%10;
   System.out.println("用当前时间获得的随机数："+randomNum1+" "+randomNum2);
  //输出第一次：用当前时间获得的随机数：-1 -1
  //输出第二次：用当前时间获得的随机数：-1 -1
  //输出第三次：用当前时间获得的随机数：-9 -9

我把程序运行了三次，但是奇怪的是，程序并没有按照我们所想的那样输出，这是为什么呢？细心地小伙伴可能发现了，上面第一个代码块和第二个代码块有一点细微的差别，第一个代码块System.currentTimeMillis()%10整体打上了括号，而第二个没有，出现这个问题的原因我细细说来。

最最重要的一点，我们把随机数定义成了int型，而System.currentTimeMillis返回的是一个long型的毫秒数，所以我用了强制类型转换（int）要知道，强制类型转换（）可是优先级很高的，*，%的优先级都比它低，所以如果不打括号，系统就会把一个long型的值强制转换为int型，因为这个long型的数据的值太大了，以至于超过了int的范围，这个过程中当然会出错了，口说无凭，上代码：

int randomNum1 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数
  int randomNum2 = (int)System.currentTimeMillis()%10;
  long randomNum3 = System.currentTimeMillis();
  int randomNum4 = (int)System.currentTimeMillis();
  System.out.println("打括号："+randomNum1+"\n不打括号"
  +randomNum2+"\n函数返回值"+randomNum3+"\n强制转换后得值"+randomNum4);
  /*
  打括号：1
  不打括号-3
  函数返回值1582714328081
  强制转换后得值-2128604143
  
  打括号：8
  不打括号-6
  函数返回值1582714367538
  强制转换后得值-2128564686
  
  打括号：3
  不打括号-1
  函数返回值1582714395723
  强制转换后得值-2128536501
  */

上面我三次运行了程序，相信小伙伴们应该知道错误的原因了吧！int的取值是在-2147483648~2147483647之间，显然这个返回的毫秒值完全超过了它的范围！于是我把代码改成这样：

int randomNum1 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
 //用当前时间获得[0,9]之间的随机数
  int randomNum2 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
  //long randomNum3 = System.currentTimeMillis();
  //int randomNum4 = (int)System.currentTimeMillis();
  System.out.println("用当前时间获得[0,9]之间的随机数："+randomNum1+" "+randomNum2);
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：5 5
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：7 7
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：8 8

上面的程序同样运行了三次，又出现了奇奇怪怪的效果，我本来是想产生两个随机数，但是这两个随机数怎么老是一样啊！

当我们分析产生随机数的原理之后，很容易想到，因为是对时间进行运算，程序运行所需要的时间是很快的，两条间隔的语句获得时间的返回值相差的时间不到一毫秒，这样就导致了产生的随机数相同，只要把其中一个做一点改动就行，比如把返回值乘以一个数之后再取模，这样就能避免这种情况，上代码：

int randomNum1 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
  int randomNum2 = (int)(System.currentTimeMillis()*3%10);
  //long randomNum3 = System.currentTimeMillis();
  //int randomNum4 = (int)System.currentTimeMillis();
  System.out.println("用当前时间获得[0,9]之间的随机数："+randomNum1+" "+randomNum2);
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：4 2
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：1 3
  //用当前时间获得[0,9]之间的随机数：6 8

这样问题就能很好的解决了，至于怎么产生[a.b],范围内的随机数，让我们用数学来算：
(int)(System.currentTimeMillis()%n
原来的范围：[0,n-1] 两边同时加m
(int)(System.currentTimeMillis()%n+m
变化后的范围：[m,m+n-1]
解方程组：a=m; b=m+n-1;

可以知道产生[a,b]范围内的随机数，用(int)(System.currentTimeMillis()%n+m；其中m=a;n=b-a+1;

第一个终于分享完了

二.使用random

用法如下，直接砸代码：

Random random = new Random();
 int a = random.nextInt(10);//产生[0,9]的随机数
 int b = random.nextInt(10);
 int c = random.nextInt(10);
 System.out.println("用产生种子的方法获得的随机数："+a+" "+b+" "+c);
 //用产生种子的方法获得的随机数：1 0 4
 //用产生种子的方法获得的随机数：5 4 4
 //用产生种子的方法获得的随机数：0 5 1

照样，也运行了三次，产生的结果还是蛮好的，我们来解释一下
Random random = new Random();
这一句的作用是产生种子值（）里面是可以带数字的，里面的数字就是种子值
如果不带数字的话，那么种子值默认为当前时间的毫秒数
int a = random.nextInt(10);
这一句括号里面的10，意思是产生[0,9]范围内的随机数

上面的程序演示的是不带种子值，那么我们要是带上种子值呢？看代码：

Random random = new Random(1);
     int a = random.nextInt(10);//产生[0,9]的随机数
     int b = random.nextInt(10);
     int c = random.nextInt(10);
     System.out.println("种子值为1获得的随机数："+a+" "+b+" "+c);
     //种子值为1获得的随机数：5 8 7
     //种子值为1获得的随机数：5 8 7
     //种子值为1获得的随机数：5 8 7

Random random = new Random(2);
     int a = random.nextInt(10);//产生[0,9]的随机数
     int b = random.nextInt(10);
     int c = random.nextInt(10);
     System.out.println("种子值为2获得的随机数："+a+" "+b+" "+c);
     //种子值为2获得的随机数：8 2 0
     //种子值为2获得的随机数：8 2 0
     //种子值为2获得的随机数：8 2 0

Random random = new Random(2002);
     int a = random.nextInt(10);//产生[0,9]的随机数
     int b = random.nextInt(10);
     int c = random.nextInt(10);
     System.out.println("种子值为2002获得的随机数："+a+" "+b+" "+c);
     //种子值为2002获得的随机数：8 3 7
     //种子值为2002获得的随机数：8 3 7
     //种子值为2002获得的随机数：8 3 7

三次改变种子值，每次输出三次，每个种子值得到的结果相同，这是因为一旦确定了种子值，在范围内的随机数其实就已经指定了，如果要生成多个或者是多次随机数，最好还是不要指定种子值。

下面要看看怎么产生[a,b]范围内的随机数，照样，我们来解方程：
int a = random.nextInt(n);
原来的范围：[0,n-1] 两边同时加m
int a = random.nextInt(n)+m;
变化后的范围：[m,m+n-1]
解方程组：a=m; b=m+n-1;

可以知道产生[a,b]范围内的随机数，用int a = random.nextInt(n)+m;其中m=a;n=b-a+1;这个范围的计算和第一种方法是一样的！

三.使用Math.random()

Math.random()返回一个double类型的随机数d,其中d的范围为[0,1)
这个函数是这样使用的：

int d = (int)(9 *Math.random())+1;
     //产生[1,10)的整数
     int e = (int)(9 *Math.random())+1;
     System.out.println("用Math.random获得的随机数："+d+" "+e);
     //用Math.random获得的随机数：2 8
     //用Math.random获得的随机数：4 6
     //用Math.random获得的随机数：2 6

照样运行了三次，下面来解释一下：
int d = (int)(9 *Math.random())+1;
把得到的double类型的数强制转换为int型的数并赋值给int型的变量
至于为什么范围是得到的产生[1,10)的整数的整数，老规矩

数学代换走起

int d = (int)((y-x)*Math.random())+x;
[0,1.0) 同乘y-x
[0,y-x) 两边+x
[x,y)

这样第三个产生随机数的问题我们也解决啦！！！

最后，给大家看看这三种方式放在一起：

public class Test_fot_CSDN {
 public static void main(String[] args){
  int randomNum1 = (int)(System.currentTimeMillis()%10);
  int randomNum2 = (int)(System.currentTimeMillis()*3%10);
  //long randomNum3 = System.currentTimeMillis();
  //int randomNum4 = (int)System.currentTimeMillis();
  System.out.println("用当前时间获得[0,9]之间的随机数："+randomNum1+" "+randomNum2);
     Random random = new Random(2002);
     int a = random.nextInt(10);//产生[0,9]的随机数
     int b = random.nextInt(10);
     int c = random.nextInt(10);
     System.out.println("用产生种子的方法获得的随机数："+a+" "+b+" "+c);
     int d = (int)(9 *Math.random())+1;//产生[1,10)的整数
     int e = (int)(9 *Math.random())+1;
     System.out.println("用Math.random获得的随机数："+d+" "+e);  
     }
 }
 /*
用当前时间获得[0,9]之间的随机数：8 4
用产生种子的方法获得的随机数：8 3 7
用Math.random获得的随机数：6 7
*/

那么，这次的分享就到这啦，希望各位看到我的文章能更加优秀，小伙伴们有什么好的想法，欢迎一起交流哦！

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