获得第 n 个 nextInt 值的最快方法是什么？

Question

我必须找到每个数组元素的第 n 个 nextInt。 下面的代码真的很慢，因为数组元素超过40k，每个数组元素都超过一百万。

int[] numbers ={1000000,1004300,2204000,1306000...40k+};
for (int i = 0; i <numbers.length; i++) {
Random ran = new Random(1234);
    int nex = 0;
    for (int n = 0; n <numbers[i]; n++) {
        nex = ran.nextInt();
    }
    System.out.println("Next int value: " + nex);
}

有没有更快的方法来获得第 100 万个 nextInt？如果是，请问怎么做？

Answer 1

您正在设置随机数生成器的“种子”值。这意味着每次运行这段代码都会产生相同的随机数序列，因此序列是可预测的。

如果你真的要生成随机数，那么生成第 100 万个随机数与生成第一个随机数是一样的，因为没有人能分辨出这两个不可预知的结果之间的区别。

所以，第一个潜在的优化是：不要使用可预测的序列，而是取第一个随机数。这将需要一小段恒定的时间。

接下来，如果您需要这种可重复性，您可以预先计算它们，并且您的代码将包含该结果表。然后你可以在恒定时间内查看结果。

如果您需要一个看起来有点随机的可重复序列，但不一定是这个特定序列，您可以使用不同的伪随机生成器。例如，您可以使用分组密码加密“索引”（在您的示例中为 100 万），并使用结果中的一些字节。这也是一个常数时间算法，与索引无关。

这是最后一个想法的实现：

public class PredictableSequenceGenerator {

  private final int[] numbers;

  public PredictableSequenceGenerator(int[] numbers) {
    this.numbers = Objects.requireNonNull(numbers);
  }

  public int[] generate(long seed) {
    ByteBuffer src = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);
    ByteBuffer dst = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);
    src.putLong(seed).putLong(seed);
    SecretKey key = new SecretKeySpec(src.array(), "AES");
    Cipher cipher;
    try {
      cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    } catch (GeneralSecurityException ex) {
      throw new IllegalStateException("Failed to initialize generator.", ex);
    }
    int[] results = new int[numbers.length];
    for (int idx = 0; idx < numbers.length; ++idx) {
      src.clear();
      src.putInt(0, idx);
      dst.clear();
      try {
        cipher.doFinal(src, dst);
      } catch (GeneralSecurityException ex) {
        throw new IllegalStateException("Failed to transform index.", ex);
      }
      results[idx] = dst.flip().getInt();
    }
    return results;
  }

  public static void main(String... argv) {
    int[] numbers = { 1000000, 1004300, 2204000, 1306000, /* 40k+ */ };
    PredictableSequenceGenerator gen = new PredictableSequenceGenerator(numbers);
    int[] random = gen.generate(1234);
    for (int r : random)
      System.out.println(r);
  }

}

Answer 2

你真的需要种子，让随机序列每次都一样吗？然后你可以对你的数字数组进行升序排序。然后对于第二个元素，您不需要重置随机生成器，但可以继续您离开的地方。这样一来，您就必须调用 nextInt 的频率与数组中的最高数字一样多，而不是 400 亿次