Java随机给出负数

Question

我在使用 Java 的 Random 类时遇到问题，如果我这样做:

Random rng = new Random(seed) // seed == 29 in this example

String ss = "";
        for(int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int s = rng.nextInt();
            ss += Integer.toString(s);
            ss +="\n";
        }

这是我得到的:

-1169335537
-2076183625
1478047223
1914482305
722089687
2094672350
-1234724057
-1614953544
-321574001
1000360613

根据我的阅读，这应该只返回正数作为开始？

这可能有点牵强，但它与在 Windows 7 64 位上运行 64 位机器没有任何关系？

为了完成今天的作业，任何帮助都非常棒!

Answer 1

来自 Java docs for nextInt() :

All 2³² possible int values are produced with (approximately) equal probability.

一种方法是使用以下变换:

s =  rng.nextInt() & Integer.MAX_VALUE; // zero out the sign bit

需要这样的东西(而不是使用绝对值或否定)的原因是 Integer.MIN_VALUE 的绝对值太大而无法转换为正整数。也就是说，由于溢出，Math.abs(Integer.MIN_VALUE) == Integer.MIN_VALUE 和 Integer.MIN_VALUE == -Integer.MIN_VALUE。上面的转换保留了近似均匀的分布特性:如果你编写了一个生成和测试循环，它只是丢弃了 Integer.MIN_VALUE 并返回了其他所有内容的绝对值，那么正整数将是两倍可能性为零。通过将 Integer.MIN_VALUE 映射到零，使零的概率与正整数一致。

这是另一种方法，实际上可能会快一点(尽管我没有对其进行基准测试):

int s = rng.next(Integer.SIZE - 1); // Integer.SIZE == 32

这将生成一个具有 31 个随机低位的整数(并且 0 作为 32^nd 位，保证非负值)。但是(正如 jjb 的评论中指出的那样)，由于 next(int) 是 Random 的 protected 方法，因此您必须子类 Random 以公开方法(或为方法提供合适的代理):

public class MyRandom extends Random {
    public MyRandom() {}
    public MyRandom(int seed) { super(seed); }

    public int nextNonNegative() {
        return next(Integer.SIZE - 1);
    }
}

另一种方法是使用包装 4 字节数组的 ByteBuffer。然后，您可以生成一个随机的四个字节(通过调用 nextBytes(byte[]))，将符号位清零，然后将值作为 int 读取。我不相信这比上述有任何优势，但我想我会把它扔在那里。它与我的第一个解决方案基本相同(使用 Integer.MAX_VALUE 进行掩码)。

在此答案的早期版本中，我建议使用:

int s = rng.nextInt(Integer.MAX_VALUE);

但是，根据 the docs这将生成 0(包括)到 Integer.MAX_VALUE(不包括)范围内的整数。换句话说，它不会生成值 Integer.MAX_VALUE。此外，事实证明 next(int) 总是比 nextInt(int) 快。