Java中隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方式與原理

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首先說一下java中產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的幾種方式

1. 在j2se中我們可以使用Math.random()方法來(lái)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，這個(gè)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是0-1之間的一個(gè)double，我們可以把他乘以100，他就是個(gè)100以內(nèi)的隨機(jī)數(shù)字，這個(gè)在j2me中沒有。
2. 在java.util這個(gè)包里面提供了一個(gè)Random的類，我們可以新建一個(gè)Random的對(duì)象來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，他可以生產(chǎn)隨機(jī)整數(shù)、隨機(jī)float、隨機(jī)double、隨機(jī)long，這個(gè)也是我們?cè)趈2me的程序里經(jīng)常用的一個(gè)取隨機(jī)數(shù)的方法。
3. 在我們的System類中有一個(gè)currentTimeMillis()方法，這個(gè)方法返回一個(gè)從1970年1月1號(hào)0點(diǎn)0分0秒到目前的一個(gè)毫秒數(shù)，返回類型是long，我們可以拿他作為一個(gè)隨機(jī)數(shù)，我們可以拿他對(duì)一些數(shù)取模，就可以把他限制在一個(gè)范圍之內(nèi)啦。

EN。。。其實(shí)在Random的默認(rèn)構(gòu)造方法里也是使用上面第三種方法進(jìn)行隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生的。

對(duì)于方法二中的Random類有兩種構(gòu)建方式：帶種子和不帶種子

不帶種子：此種方式將會(huì)返回隨機(jī)的數(shù)字，每次運(yùn)行結(jié)果不一樣，相當(dāng)于用System.currentTimeMillis()作種子。

帶種子：此種方式，無(wú)論程序運(yùn)行多少次，返回結(jié)果都是一樣的。如果用相同的種子創(chuàng)建兩個(gè)Random實(shí)例，則對(duì)每個(gè)實(shí)例進(jìn)行相同的方法調(diào)用序列，它們將生成并返回相同的數(shù)字序列。

偽隨機(jī)數(shù)

計(jì)算機(jī)中的隨機(jī)數(shù)都是偽隨機(jī)數(shù)

下面看這樣一個(gè)C程序：

// rand_1.cpp
#include <stdlib.h>
static unsigned int RAND_SEED;
unsigned int random(void)
{
  RAND_SEED = (RAND_SEED*123+59)%65536;
  return (RAND_SEED);
}
void random_start(void)
{
  int temp[2];
  movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);
  RAND_SEED = temp[0];
}
void main()
{
  unsigned int i,n;
  random_start();
  for(i=0;i<10;i++)
     printf("#u\t",random());
  printf("\n");
}

它完整地闡述了隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的過程：

首先，

movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);

這個(gè)函數(shù)用來(lái)移動(dòng)內(nèi)存數(shù)據(jù)，其中FP_SEG（far pointer to segment）是取temp數(shù)組段地址的函數(shù)，F(xiàn)P_OFF（far pointer to offset）是取temp數(shù)組相對(duì)地址的函數(shù)，movedata函數(shù)的作用是把位于0040:006CH存儲(chǔ)單元中的雙字放到數(shù)組temp的聲明的兩個(gè)存儲(chǔ)單元中。這樣可以通過temp數(shù)組把0040:006CH處的一個(gè)16位的數(shù)送給RAND_SEED。
其次，

RAND_SEED=(RAND_SEED*123+59)%65536;

是用來(lái)計(jì)算隨機(jī)數(shù)的方法，隨機(jī)數(shù)的計(jì)算方法在不同的計(jì)算機(jī)中是不同的，即使在相同的計(jì)算機(jī)中安裝的不同的操作系統(tǒng)中也是不同的。我在linux和windows下分別試過，相同的隨機(jī)種子在這兩種操作系統(tǒng)中生成的隨機(jī)數(shù)是不同的，這說明它們的計(jì)算方法不同。

然后，

movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);

隨機(jī)種子為什么要在內(nèi)存的0040:006CH處??？0040:006CH處存放的是什么？

學(xué)過《計(jì)算機(jī)組成原理與接口技術(shù)》這門課的人可能會(huì)記得在編制ROM BIOS時(shí)鐘中斷服務(wù)程序時(shí)會(huì)用到Intel 8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它與Intel 8259中斷芯片的通信使得中斷服務(wù)程序得以運(yùn)轉(zhuǎn)，主板每秒產(chǎn)生的18.2次中斷正是處理器根據(jù)定時(shí)/記數(shù)器值控制中斷芯片產(chǎn)生的。在我們計(jì)算機(jī)的主機(jī)板上都會(huì)有這樣一個(gè)定時(shí)/記數(shù)器用來(lái)計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，每過一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期都會(huì)使記數(shù)器加一，而這個(gè)記數(shù)器的值存放在哪兒呢？沒錯(cuò)，就在內(nèi)存的0040:006CH處，其實(shí)這一段內(nèi)存空間是這樣定義的：

TIMER_LOW DW ? ；地址為 0040:006CH
TIMER_HIGH DW ? ；地址為 0040:006EH
TIMER_OFT DB ? ；地址為 0040:0070H

時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中，每當(dāng)TIMER_LOW轉(zhuǎn)滿時(shí)，此時(shí)，記數(shù)器也會(huì)轉(zhuǎn)滿，記數(shù)器的值歸零，即TIMER_LOW處的16位二進(jìn)制歸零，而TIMER_HIGH加一。rand01.c中的

movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4);

正是把TIMER_LOW和TIMER_HIGH兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)放進(jìn)temp數(shù)組，再送往RAND_SEED，從而獲得了“隨機(jī)種子”。
現(xiàn)在，可以確定的一點(diǎn)是，隨機(jī)種子來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘，確切地說，是來(lái)自計(jì)算機(jī)主板上的定時(shí)/計(jì)數(shù)器在內(nèi)存中的記數(shù)值。

EN...沒有最后。。lvl--

再看一段代碼：

//rand_2.cpp
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
  srand((unsigned)time(NULL));
  unsigned int r=rand();
  cout<<"r = "<<r<<endl; //根據(jù)C++ 98標(biāo)準(zhǔn),可以不用return語(yǔ)句來(lái)介紹main函數(shù)
  return 0;
}

這里用戶和其他程序沒有設(shè)定隨機(jī)種子，則使用系統(tǒng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的值做為隨機(jī)種子，所以，在相同的平臺(tái)環(huán)境下，編譯生成exe后，每次運(yùn)行它，顯示的隨機(jī)數(shù)會(huì)是偽隨機(jī)數(shù)，即每次運(yùn)行顯示的結(jié)果會(huì)有不同。

總結(jié)

隨機(jī)數(shù)是由隨機(jī)種子根據(jù)一定的計(jì)算方法計(jì)算出來(lái)的數(shù)值。所以，只要計(jì)算方法一定，隨機(jī)種子一定，那么產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)就不會(huì)變。在相同的平臺(tái)環(huán)境下，編譯生成exe后，每次運(yùn)行它，顯示的隨機(jī)數(shù)都是一樣的。這是因?yàn)樵谙嗤木幾g平臺(tái)環(huán)境下，由隨機(jī)種子生成隨機(jī)數(shù)的計(jì)算方法都是一樣的，再加上隨機(jī)種子一樣，所以產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)就是一樣的。

只要用戶或第三方不設(shè)置隨機(jī)種子，那么在默認(rèn)情況下隨機(jī)種子來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘（即定時(shí)/計(jì)數(shù)器的值）

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