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Java 生成指定範圍隨機數的正確姿勢

編輯：Java 相關知識

Java 中生成指定範圍 [min, max] 的隨機整數，常見錯誤與正確寫法對比，助你避開分佈不均陷阱。

錯誤寫法分析

// 原文提供的寫法（有缺陷）
int s = random.nextInt(max) % (max - min + 1) + min;

問題：nextInt(max) 生成 [0, max-1]，而非 [0, max]；取模運算導致分佈不均（當 max 非 (max-min+1) 倍數時）。

正確寫法（JDK 1.7+）

// 方法一：nextInt(bound) 範圍偏移（推薦）
int randomNum = random.nextInt(max - min + 1) + min;
// 生成 [0, max-min] 再偏移 min → [min, max]

// 方法二：ThreadLocalRandom（高併發效能更好）
int randomNum = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max + 1);
// 注意：nextInt(origin, bound) 為 [origin, bound) 左閉右開

// 方法三：Random.ints() 串流（JDK 8+）
IntStream stream = random.ints(count, min, max + 1); // 批量生成

完整可執行範例

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

public class RandomTest {
    public static void main(String[] args) {
        int min = 10, max = 20;
        Random random = new Random();
        
        // 方法一
        int n1 = random.nextInt(max - min + 1) + min;
        System.out.println("Random.nextInt: " + n1);
        
        // 方法二
        int n2 = ThreadLocalRandom.current().nextInt(min, max + 1);
        System.out.println("ThreadLocalRandom: " + n2);
        
        // 批量生成 5 個
        random.ints(5, min, max + 1).forEach(System.out::println);
    }
}

進階場景

長整型：nextLong() 同理，或 ThreadLocalRandom.current().nextLong(min, max + 1)
浮點數：nextDouble() * (max - min) + min 生成 [min, max)，或 ThreadLocalRandom.current().nextDouble(min, max)
加權隨機：前綴和 + 二分查找，或 Alias Method O(1) 取樣
密碼學安全：SecureRandom，效能較低但不可預測