Collection工具類與Random函數(Java)

Collection工具類

Collection工具類爲操作List集合提供了幾個有用的方法:
reverse()、shuffle()、sort()、swap()、rotate()。

小例子: 使用shuffle(),方法模擬洗牌操作,並輸出。c簡單的鬥地主洗牌發牌的程序:

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

public class PokerGame {
    //1.創建數組,用以存儲撲克牌
    static String[] pokers = new String[54];    
    public static void main(String[] args) {        
        //2.創建牌  所有的牌賦值到array數組中
        pokers = newPoker();
        //3.洗牌  這裏的實參pokers是經過創建牌之後新生成的pokers
        String[] pokers2 = upsetPoker(pokers);
        //4.發牌       
        sendPoker(pokers2);
}
    //創建牌的方法
    public static String[] newPoker() {
        //1.定義花色數組
        String[] colors = {"紅桃","黑桃","梅花","方片"};
        //2.定義牌面數組
        String[] numbers = {"A","2","3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K"};
        //3.定義王
        String[] kings = {"大王","小王"};
        //4.使用循環將牌存儲到pokers數組
        int index = 0;
        for(int i = 0 ; i < numbers.length ; i ++) {
            for(int j = 0 ; j < colors.length ; j ++) {
                pokers[index ++] = colors[j] + numbers[i];
            }
        }
        //5.大小王拷貝入pokers數組
        System.arraycopy(kings, 0, pokers, index, 2);
        //6.輸出牌
        System.out.println("現有一副撲克牌" + Arrays.toString(pokers) + "\n");  
        return pokers;
    }   
    //洗牌的方法
    public static String[] upsetPoker(String[] array) {
        //1.定義新的數組,用以存儲洗好的牌
        String[] newpokers = new String[pokers.length];
        //2.定義數組,用以標識被隨機取出的牌
        boolean[] mark = new boolean[pokers.length];        
        //3.洗牌
        for(int i = 0 ; i < pokers.length ; i ++) {
            //a.創建隨機數
            Random rd = new Random();
            //b.獲取隨機數的下標
            int index = rd.nextInt(pokers.length);
            //c.判斷標識
            if(mark[index] == false) {
                //d.將未洗過的牌存儲入newpokers
                newpokers[i] = pokers[index];
                //e.修改標識,被洗過的牌標記爲true
            }else {
                i --; //該次取隨機數取到的是洗過的牌,則重新再取一次
            }
        }      
        //newpokers內的牌拷貝到數組pokers
        pokers = Arrays.copyOf(newpokers, newpokers.length);
        System.out.println("洗過的牌:" + Arrays.toString(newpokers)+"\n");
        return newpokers;
    }    
    //發牌的方法
    public static void sendPoker(String[] array) {
        //1.定義玩家及底牌數組
        String[] one = new String[0];
        String[] two = new String[0];
        String[] three = new String[0];
        String[] underpoker = new String[3];
        
        //2.循環進行發牌
        for(int i = 0 ; i < pokers.length-3 ; i++) {
            if(i % 3 == 0) {
                one = Arrays.copyOf(one, one.length+1);
                one[one.length-1] = pokers[i];
            }else if(i % 3 == 1) {
                two = Arrays.copyOf(two, two.length+1);
                two[two.length-1] = pokers[i];
            }else if(i % 3 == 2) {
                three = Arrays.copyOf(three, three.length+1);
                three[three.length-1] = pokers[i];
            }
        }   
        System.arraycopy(pokers, pokers.length-3, underpoker, 0, 3);       
        System.out.println("玩家1:" + Arrays.toString(one));
        System.out.println("玩家2:" + Arrays.toString(two));
        System.out.println("玩家3:" + Arrays.toString(three));
        System.out.println("底牌:" + Arrays.toString(underpoker));
    }
}

JAVA中的Random()函數

Java中存在着兩種Random函數:

一、java.lang.Math.Random;

調用這個Math.Random()函數能夠返回帶正號的double值,該值大於等於0.0且小於1.0,即取值範圍是[0.0,1.0)的左閉右開區間,返回值是一個僞隨機選擇的數,在該範圍內(近似)均勻分佈。
案例:

package IO;
import java.util.Random;

public class TestRandom {   
    public static void main(String[] args) {
        // 案例1
        System.out.println("Math.random()=" + Math.random());// 結果是個double類型的值,區間爲[0.0,1.0)
        int num = (int) (Math.random() * 3); // 注意不要寫成(int)Math.random()*3,這個結果爲0,因爲先執行了強制轉換
        System.out.println("num=" + num);
        /**
         * 輸出結果爲:
         * 
         * Math.random()=0.02909671613289655
         * num=0
         * 
         */  }}

二、java.util.Random

下面Random()的兩種構造方法:
Random():創建一個新的隨機數生成器。
Random(long seed):使用單個 long 種子創建一個新的隨機數生成器。
我們可以在構造Random對象的時候指定種子(這裏指定種子有何作用,請接着往下看),如:Random r1 = new Random(9);
或者默認當前系統時間的毫秒數作爲種子數:Random r1 = new Random();
需要說明的是:你在創建一個Random對象的時候可以給定任意一個合法的種子數,種子數只是隨機算法的起源數字,和生成的隨機數的區間沒有任何關係。
new Random(9);初始化時9並沒有起直接作用(注意:不是沒有起作用),rand.nextInt(100);中的100是隨機數的上限,產生的隨機數爲0-100的整數,不包括100。

具體用法如下例:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
public class TestRandom {
    public static void main(String[] args) {
        // 案例2
        // 對於種子相同的Random對象,生成的隨機數序列是一樣的。
        Random ran1 = new Random(10);
        System.out.println("使用種子爲10的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran1.nextInt(10) + " ");
        }
        System.out.println();
        Random ran2 = new Random(10);
        System.out.println("使用另一個種子爲10的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列: ");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(ran2.nextInt(10) + " ");
        }
        /**
         * 輸出結果爲:
         * 
         * 使用種子爲10的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 
         * 使用另一個種子爲10的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列: 
         * 3 0 3 0 6 6 7 8 1 4 */
        // 案例3
        // 在沒帶參數構造函數生成的Random對象的種子缺省是當前系統時間的毫秒數。
        Random r3 = new Random();
        System.out.println();
        System.out.println("使用種子缺省是當前系統時間的毫秒數的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.print(r3.nextInt(10)+" ");
        }
        /* 輸出結果爲:
         * 使用種子缺省是當前系統時間的毫秒數的Random對象生成[0,10)內隨機整數序列
         * 1 1 0 4 4 2 3 8 8 4
         */
        // 另外,直接使用Random無法避免生成重複的數字,如果需要生成不重複的隨機數序列,需要藉助數組和集合類
        ArrayList list=new TestRandom().getDiffNO(10);
        System.out.println();
        System.out.println("產生的n個不同的隨機數:"+list);
    }
    /* 生成n個不同的隨機數,且隨機數區間爲[0,10)
     * @param n
     * @return     */
    public ArrayList getDiffNO(int n){
        // 生成 [0-n) 個不重複的隨機數
        // list 用來保存這些隨機數
        ArrayList list = new ArrayList();
        Random rand = new Random();
        boolean[] bool = new boolean[n];
        int num = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            do {
                // 如果產生的數相同繼續循環
                num = rand.nextInt(n);
            } while (bool[num]);
            bool[num] = true;
            list.add(num);
        }
        return list;
    }
}

下面是Java.util.Random()方法摘要:

1.protected int next(int bits):生成下一個僞隨機數。
2.boolean nextBoolean():返回下一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的均勻分佈的boolean值。
3.void nextBytes(byte[] bytes):生成隨機字節並將其置於用戶提供的 byte 數組中。
4.double nextDouble():返回下一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的、在0.0和1.0之間均勻分佈的 double值。
5.float nextFloat():返回下一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的、在0.0和1.0之間均勻分佈float值。
6.double nextGaussian():返回下一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的、呈高斯(“正態”)分佈的double值,其平均值是0.0標準差是1.0。
7.int nextInt():返回下一個僞隨機數,它是此隨機數生成器的序列中均勻分佈的 int 值。
8.int nextInt(int n):返回一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的、在(包括和指定值(不包括)之間均勻分佈的int值。
9.long nextLong():返回下一個僞隨機數,它是取自此隨機數生成器序列的均勻分佈的 long 值。
10.void setSeed(long seed):使用單個 long 種子設置此隨機數生成器的種子。

下面給幾個例子:
生成[0,1.0)區間的小數:double d1 = r.nextDouble();
生成[0,5.0)區間的小數:double d2 = r.nextDouble() * 5;
生成[1,2.5)區間的小數:double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;
生成-231到231-1之間的整數:int n = r.nextInt();
生成[0,10)區間的整數:
  int n2 = r.nextInt(10);//方法一
  n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);//方法二

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