Java中的随机数

雨点打透心脏的1/2处 2021-11-26 10:28 308阅读 0赞

在Java中，我们不免需要生成随机数，而且可能需要生成在某个范围内的随机数。今天在公司就有一个需求是：在一个List<Integer>的list中，随机选取5%的随机数出来。和我的导师商讨之后，确定了一种方案，希望和大家分享。如果大家有更好的解决方案，请给小编评论哦。

在Java中，大家可以很容易想到的实现随机数的方法可以采用Random()方法或Math.Random()方法。

使用Random()函数，构造函数有两个：Random()和Random(long seed)。一个是以当前时间为默认种子，一个是以指定的种子进行随机。使用Math.Random()方法可以产生一个\[0.0,1.0)区间的double类型的随机值，根据需要的随机数的范围，乘以对应的数字后，再强制类型转换为int类型即可得到随机数。

第三种方法可以通过取得当前系统的毫秒数，对所需要的范围进行取模运算，得到随机值。

上述三种方法对于单个的随机数都可以实现。但是我需要生成指定个数的随机数列，可能使用循环的效率就没有看起来那么高了。如果在若干次的随机数中，运气很不好，产生的随机数命中了同一个数字，难么就白白浪费掉了多次CPU资源。

比如在上面所说的场景，我现在有一个List<Integer>类型的list，其中有5000条数据，我需要随机选出其中的5%的数字，即250条数据，其实就是选出250个下标。容易想到的方法是通过while循环、for循环或者do\{\}while循环，每次使用Random()或者Math.Random()产生一个随机数，如果这个随机数没有产生过，则选择，否则进行下一次循环。

上述方法存在一个问题：如果在多次循环的过程中，都产生了一个随机数，那么循环的次数就势必远远多余250次。那么有没有方法可以在有限次的循环内完成呢？

使用java.util.Collection\#shuffle()函数，该函数的作用是对集合进行重新打乱(随机排序)。jdk源码如下，其实本质是利用了swap较好函数对list元素进行打乱。最后取得list数组中的前n个元素，实现随机数队列的效果。该方法可以在有限次循环中完成元素的打乱，是取得随机数队列的一种思路。

public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {
            int size = list.size();
            if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
                for (int i=size; i>1; i--)
                    swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));
            } else {
                Object arr[] = list.toArray();
    
                // Shuffle array
                for (int i=size; i>1; i--)
                    swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));
    
                // Dump array back into list
                // instead of using a raw type here, it's possible to capture
                // the wildcard but it will require a call to a supplementary
                // private method
                ListIterator it = list.listIterator();
                for (int i=0; i<arr.length; i++) {
                    it.next();
                    it.set(arr[i]);
                }
            }
        }