为什么java中的随机函数总是产生高值？

Question

我正在 java 中实现一个测试数据生成器，用于为 java 原始类型生成随机值。 可能的参数值的范围不受限制。例如，如果我想生成一个随机整数或浮点数，我会考虑所有可能的值（MAX_INT-MIN_INT）。为此，我使用了类似的东西：

• Random().nextInt()
• Random().nextLong()
• Random().nextFloat()*Float.MAX_VALUE
• Random().nextDouble()*Double.MAX_VALUE
• 等等……

但是，这样做，我注意到生成的值总是很高（接近参数类型的最大值和最小值）。例如，在 100000 次迭代之后，随机运算符没有生成 [-1000 - 1000] 范围内的值。花车，多头也是一样。等等……

你能解释一下随机运算符在 Java 中的表现吗？为什么在考虑 Java 类型的所有可能值时生成的值总是很高？

提前致谢。

Answer 1

你对“高”和“低”的理解是错误的。

单个值（假设均匀分布）在[-1000,1000] 中的概率为2001/(MAX_INT-MIN_INT)，约为 0.00000046。

这个概率非常小，因此“小”变量的预期数量也会很小。

事实上，在[MIN_INT,MAX_INT] 上的均匀分布中，大约一半的元素将是正的 - 一半是负的。
同样，其中只有四分之一介于 0 到 MAX_INT/2 之间（如您所知，这远高于 1000）。

如果您想要更多“低”值，请将自己缩小到更小的元素范围，或使用非均匀分布，预计会生成更多接近 0 的值（例如gaussian）。

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看看这段代码片段：

       int count1 = 0, count2=0;
       for (int i = 0; i < 10000; i++) { 
           float x = genFloat(null);
           if (x < 1E38 && x > 0) count1++;
           if (x > Float.MAX_VALUE - 1E38) count2++;
       }
       System.out.println(count1);
       System.out.println(count2);

它生成10000个随机浮点数，并检查[0,1E38]中有多少，[MAX-1E38,MAX]中有多少

请注意，在谈到浮点数时，每个的理论概率为 ~1/(2*MAX) ~= 14.7%。

如您所见，同一范围内的“接近 0”​​和“接近 MAX”在其范围内产生的变量的经验数量相似。