java.util.Random nextInt(int n) 的令人困惑的实现

Question

我试图了解 java.util.Random.nextInt(int n) 的工作原理，尽管进行了所有搜索甚至调试都无法完全理解实现。

while 循环会引起混乱： http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/Random.html#nextInt(int)

int bits, val;
do {
    bits = next(31);
    val = bits % n;    
} while (bits - val + (n-1) < 0);

我意识到这应该解决模数偏差，但很难了解如何解决。

问题：怎么可能表达

bits - val + (n-1)

鉴于 bits 值为 31 位长，即 bits 始终为正，是否为负？如果 bits 为正，则 val 始终小于 bits 然后 while 条件始终保持 > 0...

Answer 1

implementation-of-java-util-random-nextint. 已经解决了这个问题

基本上，我们必须在[0..2^31[ 范围内删除bits 的一些最顶层元素，因为它们会导致非均匀分布

我们在数学上检查：

bits - val + (n-1) >= 2^31

如果 java 有无符号 32 位整数运算，也可以按原样写。

Answer 2

您的计算中缺少n 的值。 n 为负数，bits - val -1 1 < n 或其他 N 大到足以使整数溢出并成为负数。