java random.nextInt的坑及解决

java random.nextInt的坑

下面的代码

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

很简单的两句代码，需要注意两点

第一：nextInt的取值是[0,n) ，不包括n。如果是随机list，直接传list的size，不用担心下标越界。

api说明：

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

第二个：nextInt在数据量小的时候，重复概率比较高。比如现在有一个大小为6的list，我希望随机显示4条且不重复。正确的做法是每次得到随机数后，移除下标对于的对象。这样即使random重复了也没关系，因为下标对应数据移除后，同样的下标对应的对象是不一样的。

千万别像我之前的做法，遍历list，然后随机取到下标后，再去重。这样有时能得到4个，有时得不到。比如下标会出现 5,1,1,1，2,1.这样的话，最终list只会有三个。

之前一直没有怀疑是这段代码的问题，怀疑接口不稳定或者是数据不完整之类的。查日志还一直在看接口传递参数和返回参数，结果是因为对nextInt理解不深刻，在我印象中感觉randomInt是随机数且不重复的，不过事实证明我想多了。

java random.nextInt()不随机性

最近在研究算法，也写一些小程序，其中有一个是《算法导论》中的习题：描述RANDOM(a, b)过程的一种实现，它只调用RANDOM(0, 1)，作为a和b的函数，你的程序的期望时间运行时间是多少？

这个题在网上已经有很多人给出了答案

我也自己写了一个算法，不过本文的主题不是针对这个问题，而是RANDOM(0, 1)的实现方法。我刚开始使用的是random.nextInt(0, 1)来取随机的0和1，也测试了其“随机性”，代码如下：

 //用Random.nextInt(2)获取0,1随机数
 //获取概率均为0.5，但不随机
 public int randomBase0() {
  Random r = new Random();
  return r.nextInt(2);
 }

用for循环10000万次，得到的0和1大致相当，可以得出获得0和1的概率为0.5。但之后我就遇到了麻烦，我写了一个方法去实现RANDOM(a, b)，例如RANDOM(0, 3)，得到的结果是：

0有8335个

1有825个

2有42个

3有798个

我的算法是

将b-a+1扩展到2的最小幂级数，如果是个数为5，则取8（2^3），如果为16，则取16（2^4），然后用分治算法获取a与b之间的数，其中需要将大于b的数去除掉，重新获取。

我原本以为我写RANDOM(a, b)的算法错了。后来又写了一个算法，是网上很多人使用的算法，是将随机产生的0和1拼成2进制数，然后转换为十进制数，在一个区间内在有效，超过这个区间则排除重取。

用这个算法得到的结果与第一种算法结果相同。我只好把第二种算法的二进制数打印出来查找原因，发现一个问题，就是0或1连续出现的概率要比0和1交叉出现的概率大，我想既然是随机产生0和1，那这两个生成的概率应该相同才对。

因此我得出结论，使用Random.nextInt(0, 1)获取随机数的概率并不随机，原因是其生成连续相同0或1的概率与生成交叉0和1的概率不等，并且前者大于后者，尽管单独获取0和1的个数比相当，换句话说，用这种方法获取0和1的事件不独立。

验证如下

 //检测Random.nextInt(2)，连续获取两位0和1随机数
 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;
  }
 }
 //获取随机数二进制字符串
 public String getBoolean(){
  return new String(new Integer(randomBase0()).toString());
 }

使用for循环10000次，得到的计数结果如下：

"00"有4145个

"01"有928个

"10"有905个

"11"有4022个

那哪种算法能满足要求呢？如下：

 //用Math.random()获取0,1随机数
 //获取概率均为0.5，且随机
 public int randomBase() {
  return Math.random()>0.5?1:0;
 }

以上面的方法为基础，用for循环获取[0, 3]之间的整数，得到的结果如下：

0有2525个

1有2551个

2有2433个

3有2491个

满足要求，哈哈！

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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