伪随机值的概率

计算伪随机值的概率

耿祥义

摘 要

通过一些熟悉的场景，为初学者讲解一些重要的知识点，利用过去没有的条件，比如微信公众号，提供一些有趣的实例作为教材的课外读物，帮助学习者提高学习效果。

一 、重要知识点

Random类以及HashMap类。HashMap类的对象可以存放“键值对”数据，键不可重复。即如果HashMap对象已经有键值对数据，如果再向其添加,HashMap对象将清除先前的键值对数据。

算法得到的随机值称作伪随机值，生活中，例如抛扔硬币看正反面获得的值称作真随机值。java.util包中的Random类可以帮助获得随机值（伪随机值）。例如，nextInt(m)随机返回0到m-1中的某个整数（伪随机值）。如果m取值2，每次调用nextInt(2)相当于模拟抛钢镚硬币。那么我们就可以编程练习计算这样的问题：调用nextInt(2)方法10000次（样本空间的大小是10000），nextInt(2)得到伪随机值0的概率以及nextInt(2)得到伪随机值1的概率是多少？按概率论的理论，随着样本空间的增大，二者的概率应该都接近0.5（Random类设计的算法使得伪随机值的概率符合真随机值的概率）。当然，可以计算nextInt(m)得到的伪随机值0,1,2,...m-1的概率，随着样本空间的增大，nextInt(m)得到的伪随机值0,1,2,...m-1的概率都趋近1/m。

二、程序效果图

三、代码下载

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四、在线阅读

MainClass.java

import java.util.Arrays;

public class MainClass {

public static void main(String args[]){

VerificationRandom verification =

new Verification();

int samples = 100000;//样本空间大小

verification.setSamples(samples);

//返回0至m伪随机数的概率:

int m =10;

double probability[] =

verification.verificationRandom(m);

("样本空间大小"+samples);

("得到0至"+m+"伪随机数的概率");

double sum = 0;

for(double d:probability){

sum += d;

}

Arrays.sort(probability);

("最大概率:"+probability[probability.length-1]);

("最小概率:"+probability[0]);

}

}

IntegerFrequency .java

public class IntegerFrequency {

private int number;

private int count; //number出现的次数

public void setNumber(int m){

number = m;

}

public int getNumber(){

return number;

}

public void setCount(int m){

count = m;

}

public int getCount(){

return count;

}

}

VerificationRandom .java

public interface VerificationRandom {

public void setSamples(int m);//设置样本空间大小

public double [] verificationRandom(int m);

//验证0至m(不包括m)出现的概率是否符合真随机数出的概率

}

VerificationRandom .java

import java.util.Random;

import java.util.HashMap;

public class Verification

implements VerificationRandom{

//存放键值对：键是String，值是IntegerFrequency：

HashMap map;

Random random;

int samples =1000;//样本数

Verification(){

map =

new HashMap();

random = new Random();

}

public void setSamples (int m){

samples = m;

}

public double [] verificationRandom(int m){

double probability[];//存放数字出现的概率

probability = new double[m];

for(int i = 0;i

int n = random.nextInt(m);

IntegerFrequency number =

new IntegerFrequency();

number.setNumber(n);

if(map.containsKey(""+n)){

IntegerFrequency isSave =

map.get(""+n);

isSave.setCount(isSave.getCount()+1);

}

else {

map.put(""+n,number); //散列映射添加键值对

}

}

int k = 0;

while(k

if(map.containsKey(""+k)) {

IntegerFrequency n = map.get(""+k);

int count = n.getCount();

double frequency =

(double)count/samples;

probability[k] = frequency;

}

k++;

}

return probability;

}

}