Artigos Java Números Aleatórios em Java – A Classe java.util.Random

Introdução

Os números aleatórios são utilizados de diversas formas em programas de computador. Eles são importantes no desenvolvimento de jogos, na área de segurança de informações (ex: para gerar senhas ou textos de campos captcha) e em programas de mineração de dados e análise estatística, apenas para citar alguns exemplos.

A linguagem Java disponibiliza funcionalidades para a geração de números aleatórios em uma classe denominada “Random” do pacote “java.util”. Este artigo apresenta um guia rápido dos usos mais comuns da classe Random.

A Classe Random na Prática

As instâncias da classe “Random” são objetos geradores de números aleatórios, que produzem estes números em resposta a solicitações. A Listagem 1 apresenta um exemplo básico de utilização da classe. A explicação do programa se encontra logo após a especificação do código.

Listagem 1: Exemplo básico de utilização da classe Random.

import java.util.Random;

public class Random1 {

    public static void main(String[] args) {

        //instância um objeto da classe Random usando o construtor padrão
        Random gerador = new Random();
        
        //imprime sequência de 10 números inteiros aleatórios
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt());
        }
    }
}

Um resultado possível para a execução do programa é mostrado na Figura 1.

Execução do programa da Listagem 1
Figura 1: Execução do programa da Listagem 1.

Agora vamos à explicação do programa. A classe “Random” está definida no pacote “java.util”, portanto qualquer programa Java que faça uso da mesma precisará fazer a importação com “import java.util.random”. No programa da Listagem 1, o gerador de número aleatórios foi instanciado através do uso do construtor padrão: Random gerador = new Random().

Esta é a forma mais simples de inicializar um objeto da classe Random. De acordo com a documentação da classe, quando se utiliza o construtor padrão, o valor desemente utilizado em cada chamada será “muito provavelmente” diferente do valor de semente escolhido em qualquer invocação posterior desse construtor. A grosso modo, a semente pode ser definida uma espécie de “ponto de partida” para a geração de uma sequência de números aleatórios (em exemplos posteriores mostraremos como é possível especificar uma semente). O programa contém um loop for que gera 10 números aleatórios através de 10 chamadas ao método “nextInt”. No exemplo, o método é chamado sem nenhum parâmetro, retornando a cada iteração um inteiro diferente da sequência de aleatórios. Serão retornados números positivos ou negativos dentre toda a faixa de valores inteiros do Java.

O resumo é o seguinte: todas as vezes que você executar o programa da Listagem 1, obterá uma sequência diferente de 10 números inteiros negativos ou positivos. O menor e o maior número que podem ser gerados são, respectivamente, iguais ao menor e maior inteiro possível na plataforma em que o programa estiver sendo executado.

No entanto, para muitas aplicações práticas você precisará gerar inteiros entre 0 e algum limite superior (ex: 10, 50, 100, etc.). Para fazer isto, basta fazer uma chamada ao método “nextInt” passando um parâmetro “n”. Neste caso, o inteiro a ser retornado estará contido na faixa de 0 a n-1. A Listagem 2 mostra um exemplo de programa que retorna uma sequência de 10 números que sempre possuirão valor entre 0 e 25.

Listagem 2: Gerando sequência de números aleatórios inteiros com valores entre 0 e 25.

import java.util.Random;

public class Random2 {

    public static void main(String[] args) {

        //instância um objeto da classe Random usando o construtor básico
        Random gerador = new Random();
        
        //imprime sequência de 10 números inteiros aleatórios entre 0 e 25
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt(26));
         }
    }
}

Um resultado possível para a execução deste exemplo é mostrado na Figura 2.

Execução do programa da Listagem 2
Figura 2: Execução do programa da Listagem 2.

Nos exemplos das Listagens 1 e 2, a sequência de números retornada será sempre diferente a cada execução do programa, pois estamos utilizando o construtor default (sem parâmetros) da classe “Random”. As sequências são diferentes porque quando se usa o construtor default, o Java escolhe “por conta própria” uma semente diferente a cada execução.

Entretanto, também é possível gerar sequências fixas, bastando para isso fornecer a sua própria semente. Isto é feito no exemplo da Listagem 3, onde a semente especificada é “19700621”.

Listagem 3: Especificando a semente.

import java.util.Random;

public class Random3 {

    public static void main(String[] args) {

        //instância um objeto da classe Random especificando a semente
        Random gerador = new Random(19700621);
        
        //imprime sequência de 10 números inteiros aleatórios entre 0 e 25
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(gerador.nextInt(26));
         }
    }
}

Neste caso, o programa sempre gerará os mesmos 10 números para a sequência a cada execução (Figura 3).

Execução do programa da Listagem 3
Figura 3: Execução do programa da Listagem 3.

A classe “Random” também fornece métodos para a geração de números reais: nextDouble() e nextFloat(). Estes métodos não aceitam parâmetros, sempre gerando números entre 0 e 1. A Listagem 4 apresenta um exemplo de utilização. No exemplo, a semente não é especificada, porém isso poderia ser feito sem problemas.

Listagem 4: Números 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 possível é apresentado na Figura 4.

Execução do programa da Listagem 4
Figura 4: Execução do programa da Listagem 4.

A seguir apresentamos algumas dicas que poderão ser úteis em situações práticas.

Dica 1: suponha que você precise gerar um número aleatório entre 1 e 6 (ex: para simular um jogo de dados). Se você simplesmente usar o método nextInt(6), obterá números entre 0 e 5, algo que você não deseja. Resolver a situação é simples, bastando aplicar o seguinte recurso: int numDado = gerador.nextInt(6) + 1.

Dica 2: Imagine que você precise gerar um número real qualquer entre 0 e 90, por exemplo. Vimos que os métodos “nextDouble” e “nextFloat” retornam sempre números entre 0 e 1. Então como podemos resolver a situação? A resposta é simples, basta multiplicar o número gerado por 90! double numReal = gerador.nextDouble() * 90.

Dica 3: Essa é para o pessoal que trabalha com Estatística. Em todos os exemplos apresentados, os números reais e inteiros foram selecionados considerando uma distribuição uniforme sobre uma faixa de valores. No entanto, também é possível gerar números aleatórios a partir de uma distribuição gaussiana, com o uso do método “nextGaussian”. Este método não possui parâmetros e retorna um número aleatório considerando uma distribuição normal com média 0 e desvio padrão 1. Para estes valores de média e desvio padrão, cerca de 70% dos números gerados estarão na faixa de -1 a 1 e cerca de 95% entre -2 e 2. double numReal = gerador.nextGaussian().

Dica 4: Além de números inteiros e reais, a classe “Random” também pode gerar booleanos: boolean resultado = gerador.nextBoolean().

Conclusão

Este artigo realizou uma breve introdução à classe Random. Através dela, é possível gerar diversos tipos distintos de números aleatórios e nem todos foram aqui apresentados. Para obter informações adicionais, consulte.


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