java.util.Random: N�meros Aleat�rios em Java

Introduç�o

Os n�meros aleat�rios s�o utilizados de diversas formas em programas de computador. Eles s�o importantes no desenvolvimento de jogos, na �rea de segurança de informaç�es (ex: para gerar senhas ou textos de campos captcha) e em programas de mineraç�o de dados e an�lise estat�stica, apenas para citar alguns exemplos.

A linguagem Java disponibiliza funcionalidades para a geraç�o de n�meros aleat�rios em uma classe denominada �Random� do pacote �java.util�. Este artigo apresenta um guia r�pido dos usos mais comuns da classe Random.

A Classe Random na Pr�tica

As inst�ncias da classe �Random� s�o objetos geradores de n�meros aleat�rios, que produzem estes n�meros em resposta a solicitaç�es. A Listagem 1 apresenta um exemplo b�sico de utilizaç�o da classe. A explicaç�o do programa se encontra logo ap�s a especificaç�o do c�digo.

Listagem 1: Exemplo b�sico de utilizaç�o da classe Random.


import java.util.Random;

public class Random1 {

    public static void main(String[] args) {

        //inst�ncia um objeto da classe Random usando o construtor padr�o
        Random gerador = new Random();
        
        //imprime sequ�ncia de 10 n�meros inteiros aleat�rios
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt());
        }
    }
}

Um resultado poss�vel para a execuç�o do programa � mostrado na Figura 1.

Figura 1: Execuç�o do programa da Listagem 1.

Agora vamos � explicaç�o do programa. A classe �Random� est� definida no pacote �java.util�, portanto qualquer programa Java que faça uso da mesma precisar� fazer a importaç�o com �import java.util.random�. No programa da Listagem 1, o gerador de n�mero aleat�rios foi instanciado atrav�s do uso do construtor padr�o: Random gerador = new Random().

Esta � a forma mais simples de inicializar um objeto da classe Random. De acordo com a documentaç�o da classe, quando se utiliza o construtor padr�o, o valor desemente utilizado em cada chamada ser� �muito provavelmente� diferente do valor de semente escolhido em qualquer invocaç�o posterior desse construtor. A grosso modo, a semente pode ser definida uma esp�cie de �ponto de partida� para a geraç�o de uma sequ�ncia de n�meros aleat�rios (em exemplos posteriores mostraremos como � poss�vel especificar uma semente). O programa cont�m um loop for que gera 10 n�meros aleat�rios atrav�s de 10 chamadas ao m�todo �nextInt�. No exemplo, o m�todo � chamado sem nenhum par�metro, retornando a cada iteraç�o um inteiro diferente da sequ�ncia de aleat�rios. Ser�o retornados n�meros positivos ou negativos dentre toda a faixa de valores inteiros do Java.

O resumo � o seguinte: todas as vezes que voc� executar o programa da Listagem 1, obter� uma sequ�ncia diferente de 10 n�meros inteiros negativos ou positivos. O menor e o maior n�mero que podem ser gerados s�o, respectivamente, iguais ao menor e maior inteiro poss�vel na plataforma em que o programa estiver sendo executado.

No entanto, para muitas aplicaç�es pr�ticas voc� precisar� gerar inteiros entre 0 e algum limite superior (ex: 10, 50, 100, etc.). Para fazer isto, basta fazer uma chamada ao m�todo �nextInt� passando um par�metro �n�. Neste caso, o inteiro a ser retornado estar� contido na faixa de 0 a n-1. A Listagem 2 mostra um exemplo de programa que retorna uma sequ�ncia de 10 n�meros que sempre possuir�o valor entre 0 e 25.

Listagem 2: Gerando sequ�ncia de n�meros aleat�rios inteiros com valores entre 0 e 25.


import java.util.Random;

public class Random2 {

    public static void main(String[] args) {

        //inst�ncia um objeto da classe Random usando o construtor b�sico
        Random gerador = new Random();
        
        //imprime sequ�ncia de 10 n�meros inteiros aleat�rios entre 0 e 25
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt(26));
         }
    }
}

Um resultado poss�vel para a execuç�o deste exemplo � mostrado na Figura 2.

Figura 2: Execuç�o do programa da Listagem 2.

Nos exemplos das Listagens 1 e 2, a sequ�ncia de n�meros retornada ser� sempre diferente a cada execuç�o do programa, pois estamos utilizando o construtor default (sem par�metros) da classe �Random�. As sequ�ncias s�o diferentes porque quando se usa o construtor default, o Java escolhe �por conta pr�pria� uma semente diferente a cada execuç�o.

Entretanto, tamb�m � poss�vel gerar sequ�ncias fixas, bastando para isso fornecer a sua pr�pria semente. Isto � feito no exemplo da Listagem 3, onde a semente especificada � �19700621�.

Listagem 3: Especificando a semente.


import java.util.Random;

public class Random3 {

    public static void main(String[] args) {

        //inst�ncia um objeto da classe Random especificando a semente
        Random gerador = new Random(19700621);
        
        //imprime sequ�ncia de 10 n�meros inteiros aleat�rios entre 0 e 25
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt(26));
         }
    }
}

Neste caso, o programa sempre gerar� os mesmos 10 n�meros para a sequ�ncia a cada execuç�o (Figura 3).

Figura 3: Execuç�o do programa da Listagem 3.

A classe �Random� tamb�m fornece m�todos para a geraç�o de n�meros reais: nextDouble() e nextFloat(). Estes m�todos n�o aceitam par�metros, sempre gerando n�meros entre 0 e 1. A Listagem 4 apresenta um exemplo de utilizaç�o. No exemplo, a semente n�o � especificada, por�m isso poderia ser feito sem problemas.

Listagem 4: N�meros reais.


import java.util.Random;

public class RandomReal {

    public static void main(String[] args) {
        
        Random r = new Random();
        
        System.out.println(r.nextDouble());
        System.out.println(r.nextFloat());
    }
}

Um exemplo de resultado poss�vel � apresentado na Figura 4.

Figura 4: Execuç�o do programa da Listagem 4.

A seguir apresentamos algumas dicas que poder�o ser �teis em situaç�es pr�ticas.

Dica 1: suponha que voc� precise gerar um n�mero aleat�rio entre 1 e 6 (ex: para simular um jogo de dados). Se voc� simplesmente usar o m�todo nextInt(6), obter� n�meros entre 0 e 5, algo que voc� n�o deseja. Resolver a situaç�o � simples, bastando aplicar o seguinte recurso: int numDado = gerador.nextInt(6) + 1.

Dica 2: Imagine que voc� precise gerar um n�mero real qualquer entre 0 e 90, por exemplo. Vimos que os m�todos �nextDouble� e �nextFloat� retornam sempre n�meros entre 0 e 1. Ent�o como podemos resolver a situaç�o? A resposta � simples, basta multiplicar o n�mero gerado por 90! double numReal = gerador.nextDouble() * 90.

Dica 3: Essa � para o pessoal que trabalha com Estat�stica. Em todos os exemplos apresentados, os n�meros reais e inteiros foram selecionados considerando uma distribuiç�o uniforme sobre uma faixa de valores. No entanto, tamb�m � poss�vel gerar n�meros aleat�rios a partir de uma distribuiç�o gaussiana, com o uso do m�todo �nextGaussian�. Este m�todo n�o possui par�metros e retorna um n�mero aleat�rio considerando uma distribuiç�o normal com m�dia 0 e desvio padr�o 1. Para estes valores de m�dia e desvio padr�o, cerca de 70% dos n�meros gerados estar�o na faixa de -1 a 1 e cerca de 95% entre -2 e 2. double numReal = gerador.nextGaussian().

Dica 4: Al�m de n�meros inteiros e reais, a classe �Random� tamb�m pode gerar booleanos: boolean resultado = gerador.nextBoolean().

Conclus�o

Este artigo realizou uma breve introduç�o � classe Random. Atrav�s dela, � poss�vel gerar diversos tipos distintos de n�meros aleat�rios e nem todos foram aqui apresentados. Para obter informaç�es adicionais, consulte.

Confira tamb�m

Cursos de Java

Curso

Linguagem Java: Hello Word

Curso

Guias Java

Guia

N�meros Aleat�rios em Java � A Classe java.util.Random

Veja neste artigo um guia rápido para a geração de diferentes tipos de séries de números aleatórios em Java com o uso da classe Random (pacote java.util).