java random.nextInt的坑

下面的代碼

Random random = new Random();
Integer code = random.nextInt(len);

很簡單的兩句代碼，需要注意兩點

第一：nextInt的取值是[0,n) ，不包括n。如果是隨機list，直接傳list的size，不用擔心下標越界。

api說明：

Returns a pseudorandom, uniformly distributed int value between 0 (inclusive) and the specified value (exclusive)

第二個：nextInt在數(shù)據(jù)量小的時候，重復概率比較高。比如現(xiàn)在有一個大小為6的list，我希望隨機顯示4條且不重復。正確的做法是每次得到隨機數(shù)后，移除下標對于的對象。這樣即使random重復了也沒關系，因為下標對應數(shù)據(jù)移除后，同樣的下標對應的對象是不一樣的。

千萬別像我之前的做法，遍歷list，然后隨機取到下標后，再去重。這樣有時能得到4個，有時得不到。比如下標會出現(xiàn) 5,1,1,1，2,1.這樣的話，最終list只會有三個。

之前一直沒有懷疑是這段代碼的問題，懷疑接口不穩(wěn)定或者是數(shù)據(jù)不完整之類的。查日志還一直在看接口傳遞參數(shù)和返回參數(shù)，結(jié)果是因為對nextInt理解不深刻，在我印象中感覺randomInt是隨機數(shù)且不重復的，不過事實證明我想多了。

java random.nextInt()不隨機性

最近在研究算法，也寫一些小程序，其中有一個是《算法導論》中的習題：描述RANDOM(a, b)過程的一種實現(xiàn)，它只調(diào)用RANDOM(0, 1)，作為a和b的函數(shù)，你的程序的期望時間運行時間是多少？

這個題在網(wǎng)上已經(jīng)有很多人給出了答案

我也自己寫了一個算法，不過本文的主題不是針對這個問題，而是RANDOM(0, 1)的實現(xiàn)方法。我剛開始使用的是random.nextInt(0, 1)來取隨機的0和1，也測試了其“隨機性”，代碼如下：

 //用Random.nextInt(2)獲取0,1隨機數(shù)
 //獲取概率均為0.5，但不隨機
 public int randomBase0() {
  Random r = new Random();
  return r.nextInt(2);
 }

用for循環(huán)10000萬次，得到的0和1大致相當，可以得出獲得0和1的概率為0.5。但之后我就遇到了麻煩，我寫了一個方法去實現(xiàn)RANDOM(a, b)，例如RANDOM(0, 3)，得到的結(jié)果是：

0有8335個

1有825個

2有42個

3有798個

我的算法是

將b-a+1擴展到2的最小冪級數(shù)，如果是個數(shù)為5，則取8（2^3），如果為16，則取16（2^4），然后用分治算法獲取a與b之間的數(shù)，其中需要將大于b的數(shù)去除掉，重新獲取。

我原本以為我寫RANDOM(a, b)的算法錯了。后來又寫了一個算法，是網(wǎng)上很多人使用的算法，是將隨機產(chǎn)生的0和1拼成2進制數(shù)，然后轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，在一個區(qū)間內(nèi)在有效，超過這個區(qū)間則排除重取。

用這個算法得到的結(jié)果與第一種算法結(jié)果相同。我只好把第二種算法的二進制數(shù)打印出來查找原因，發(fā)現(xiàn)一個問題，就是0或1連續(xù)出現(xiàn)的概率要比0和1交叉出現(xiàn)的概率大，我想既然是隨機產(chǎn)生0和1，那這兩個生成的概率應該相同才對。

因此我得出結(jié)論，使用Random.nextInt(0, 1)獲取隨機數(shù)的概率并不隨機，原因是其生成連續(xù)相同0或1的概率與生成交叉0和1的概率不等，并且前者大于后者，盡管單獨獲取0和1的個數(shù)比相當，換句話說，用這種方法獲取0和1的事件不獨立。

驗證如下

 //檢測Random.nextInt(2)，連續(xù)獲取兩位0和1隨機數(shù)
 public int randomBaseS() {
  String s = new String(new StringBuffer().append(getBoolean()).append(getBoolean()));
  
  if("00".equals(s)){
   return 0;
  }else if("01".equals(s)){
   return 1;
  }else if("10".equals(s)){
   return 2;
  }else{
   return 3;
  }
 }
 //獲取隨機數(shù)二進制字符串
 public String getBoolean(){
  return new String(new Integer(randomBase0()).toString());
 }

使用for循環(huán)10000次，得到的計數(shù)結(jié)果如下：

"00"有4145個

"01"有928個

"10"有905個

"11"有4022個

那哪種算法能滿足要求呢？如下：

 //用Math.random()獲取0,1隨機數(shù)
 //獲取概率均為0.5，且隨機
 public int randomBase() {
  return Math.random()>0.5?1:0;
 }

以上面的方法為基礎，用for循環(huán)獲取[0, 3]之間的整數(shù)，得到的結(jié)果如下：

0有2525個

1有2551個

2有2433個

3有2491個

滿足要求，哈哈！

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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