Computerwissenschaften

Zufallszahlen in Java generieren

Das Generieren einer Reihe von Zufallszahlen ist eine der häufigsten Aufgaben, die von Zeit zu Zeit auftreten. In Java kann dies einfach mithilfe der Klasse java.util.Random erreicht werden.

Der erste Schritt besteht, wie bei der Verwendung einer API- Klasse. darin, die import-Anweisung vor dem Start Ihrer Programmklasse zu platzieren:

Erstellen Sie als Nächstes ein zufälliges Objekt:

Das Zufallsobjekt bietet Ihnen einen einfachen Zufallszahlengenerator. Die Methoden des Objekts geben die Möglichkeit, Zufallszahlen auszuwählen. Beispielsweise geben die Methoden nextInt () und nextLong () eine Zahl zurück, die innerhalb des Wertebereichs (negativ und positiv) des Datentyps int bzw. long liegt:

Die zurückgegebenen Zahlen sind zufällig ausgewählte int- und long-Werte:

 

Zufallszahlen aus einem bestimmten Bereich auswählen

Normalerweise müssen die zu generierenden Zufallszahlen aus einem bestimmten Bereich stammen (z. B. zwischen 1 und 40 einschließlich). Zu diesem Zweck kann die nextInt () -Methode auch einen int-Parameter akzeptieren. Es bezeichnet die Obergrenze für den Zahlenbereich. Die Obergrenzenzahl ist jedoch nicht als eine der Zahlen enthalten, die ausgewählt werden können. Das mag verwirrend klingen, aber die nextInt () -Methode funktioniert ab Null. Zum Beispiel:

wählt nur eine Zufallszahl von 0 bis einschließlich 39 aus. Um aus einem Bereich auszuwählen, der mit 1 beginnt, fügen Sie einfach 1 zum Ergebnis der nextInt () -Methode hinzu. Um beispielsweise eine Zahl zwischen 1 und 40 auszuwählen, fügen Sie dem Ergebnis eine hinzu:

Wenn der Bereich von einer höheren Zahl als einer ausgeht, müssen Sie:

  • minus der Startnummer von der oberen Grenzzahl und fügen Sie dann eine hinzu.
  • Fügen Sie die Startnummer zum Ergebnis der nextInt () -Methode hinzu.

Um beispielsweise eine Zahl von 5 bis einschließlich 35 auszuwählen, lautet die Obergrenze 35-5 + 1=31, und dem Ergebnis muss 5 hinzugefügt werden:

 

Wie zufällig ist die zufällige Klasse?

Ich möchte darauf hinweisen, dass die Random-Klasse auf deterministische Weise Zufallszahlen generiert. Der Algorithmus, der die Zufälligkeit erzeugt, basiert auf einer Zahl, die als Startwert bezeichnet wird. Wenn die Startnummer bekannt ist, ist es möglich, die Nummern herauszufinden, die aus dem Algorithmus erzeugt werden sollen. Um dies zu beweisen, verwende ich die Zahlen von dem Datum, an dem Neil Armstrong zum ersten Mal auf den Mond trat, als meine Startnummer (20. Juli 1969):

Unabhängig davon, wer diesen Code ausführt, lautet die Reihenfolge der erzeugten „Zufallszahlen“:

Standardmäßig wird die Startnummer verwendet, die verwendet wird von:

ist die aktuelle Zeit in Millisekunden seit dem 1. Januar 1970. Normalerweise werden für die meisten Zwecke ausreichend Zufallszahlen erzeugt. Beachten Sie jedoch, dass zwei Zufallszahlengeneratoren, die innerhalb derselben Millisekunde erstellt wurden, dieselben Zufallszahlen generieren.

Seien Sie auch vorsichtig, wenn Sie die Random-Klasse für Anwendungen verwenden, die über einen sicheren Zufallszahlengenerator verfügen müssen (z. B. ein Glücksspielprogramm). Möglicherweise kann die Startnummer basierend auf der Zeit erraten werden, zu der die Anwendung ausgeführt wird. Im Allgemeinen ist es für Anwendungen, bei denen die Zufallszahlen absolut kritisch sind, am besten, eine Alternative zum Zufallsobjekt zu finden. Für die meisten Anwendungen, bei denen es nur ein bestimmtes zufälliges Element geben muss (z. B. Würfel für ein Brettspiel), funktioniert es einwandfrei.

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