如何在特定范围内生成随机int值?

以下方法存在与整数溢出相关的错误:

randomNum = minimum + (int)(Math.random() * maximum);
// Bug: `randomNum` can be bigger than `maximum`.
Random rn = new Random();
int n = maximum - minimum + 1;
int i = rn.nextInt() % n;
randomNum =  minimum + i;
// Bug: `randomNum` can be smaller than `minimum`.

当前回答

Use:

minValue + rn.nextInt(maxValue - minValue + 1)

其他回答

Java 17引入了RandomGenerator接口,它提供了一个int nextInt(int origin,int bound)方法来获取范围内的随机整数:

// Returns a random int between minimum (inclusive) & maximum (exclusive)
int randomInt = RandomGenerator.getDefault().nextInt(minimum, maximum);

除了用于Java17中添加的新的随机生成算法之外,该接口还添加到现有的随机生成类(random、SecureRandom、SplitableRandom和ThreadLocalRandom)中。因此,从Java 17开始,这些类具有以下有界nextInt方法:

new Random().nextInt(minimum, maximum);
new SecureRandom().nextInt(minimum, maximum);
new SplittableRandom().nextInt(minimum, maximum);
new ThreadLocalRandom().nextInt(minimum, maximum);

从Java17开始,这种方法是Random和SecureRandom的新方法。在Java17之前,ThreadLocalRandom和SplitableRandom已经有了这个方法,尽管它不是由共享接口指定的。

请原谅我过于挑剔,但大多数人建议的解决方案,即min+rng.nextInt(max-min+1),似乎很危险,因为:

rng.nextInt(n)无法达到整数.MAX_VALUE。当min为负值时,(max-min)可能会导致溢出。

万无一失的解决方案将为[Integer.min_VALUE,Integer.max_VALUE]内的任何min<=max返回正确的结果。请考虑以下简单的实现:

int nextIntInRange(int min, int max, Random rng) {
   if (min > max) {
      throw new IllegalArgumentException("Cannot draw random int from invalid range [" + min + ", " + max + "].");
   }
   int diff = max - min;
   if (diff >= 0 && diff != Integer.MAX_VALUE) {
      return (min + rng.nextInt(diff + 1));
   }
   int i;
   do {
      i = rng.nextInt();
   } while (i < min || i > max);
   return i;
}

尽管效率低下,但请注意while循环中成功的概率始终为50%或更高。

我认为这段代码会奏效。请尝试一下:

import java.util.Random;
public final class RandomNumber {

    public static final void main(String... aArgs) {
        log("Generating 10 random integers in range 1..10.");
        int START = 1;
        int END = 10;
        Random randomGenerator = new Random();
        for (int idx=1; idx<=10; ++idx) {

            // int randomInt=randomGenerator.nextInt(100);
            // log("Generated : " + randomInt);
            showRandomInteger(START,END,randomGenerator);
        }
        log("Done");
    }

    private static void log(String aMessage) {
        System.out.println(aMessage);
    }

    private static void showRandomInteger(int aStart, int aEnd, Random aRandom) {
        if (aStart > aEnd) {
            throw new IllegalArgumentException("Start cannot exceed End.");
        }
        long range = (long)aEnd - (long)aStart + 1;
        long fraction = (long) (range * aRandom.nextDouble());
        int randomNumber = (int) (fraction + aStart);
        log("Generated" + randomNumber);
    }
}

使用这些方法可能很方便:

此方法将返回提供的最小值和最大值之间的随机数:

public static int getRandomNumberBetween(int min, int max) {
    Random foo = new Random();
    int randomNumber = foo.nextInt(max - min) + min;
    if (randomNumber == min) {
        // Since the random number is between the min and max values, simply add 1
        return min + 1;
    } else {
        return randomNumber;
    }
}

并且该方法将从所提供的最小值和最大值返回随机数(因此生成的数也可以是最小值或最大值):

public static int getRandomNumberFrom(int min, int max) {
    Random foo = new Random();
    int randomNumber = foo.nextInt((max + 1) - min) + min;

    return randomNumber;
}

我将简单地说明问题提供的解决方案有什么问题,以及错误的原因。

解决方案1:

randomNum = minimum + (int)(Math.random()*maximum); 

问题:randomNum分配的值大于最大值。

解释:假设我们的最小值是5,而你的最大值是10。Math.random()中任何大于0.6的值都将使表达式的计算结果为6或更大,加上5将使其大于10(最大值)。问题是你将随机数乘以最大值(这会产生一个几乎和最大值一样大的数字),然后再加上最小值。除非最小值是1,否则它是不正确的。如其他答案所述,您必须切换到

randomNum = minimum + (int)(Math.random()*(maximum-minimum+1))

+1是因为Math.random()永远不会返回1.0。

解决方案2:

Random rn = new Random();
int n = maximum - minimum + 1;
int i = rn.nextInt() % n;
randomNum =  minimum + i;

这里的问题是,如果第一项小于0,“%”可能会返回负数。由于rn.nextInt()以约50%的概率返回负值,因此也不会得到预期的结果。

然而,这几乎是完美的。您只需进一步查看Javadoc,nextInt(int n)。使用该方法

Random rn = new Random();
int n = maximum - minimum + 1;
int i = rn.nextInt(n);
randomNum =  minimum + i;

也将返回所需的结果。