(1) Math.random() v.s. Random

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Java에서 난수를 발생시켜보자. 제일 쉬운 두 가지 방법이 있다.

1. java.lang.Math의 static 메소드 random()

2. java.util.Random 클래스

여기서 발생되는 난수를 의사난수(Pseudorandom Number)라고 하는데, 난수는 아니지만 난수로 취급이 가능한 수열을 지칭한다.

Note: 난수를 발생시키려면 초기 seed 값이 필요하며, 해당 seed를 기준으로 난수를 발생시킨다. 동일한 seed로 난수를 생성하면 다음에 실행할 때도 똑같은 난수가 생성된다.

java.lang.Math.random()

Math는 java.lang 패키지에 속해 있어 별도로 import할 필요가 없다.

Math.random()를 호출하는 것으로 난수를 생성할 수 있으며, 현재 시간을 seed로 사용한다.

MathRandomTest.java

public class MathRandomTest {
    public static void main(String[] args) {
        double rand = Math.random();
        System.out.println(rand); // 0.4537741466030336
    }
}

범위는 0.0 ≤ Math.random() < 1.0이다.

정수 만들기

정수 타입의 난수가 필요할 때도 있다.

예를 들어 0 이상 9 이하의 난수가 필요하다면 10을 곱해주고 int 타입으로 형변환하면 된다.

MathRandomIntegerTest.java

public class MathRandomIntegerTest {
    public static void main(String[] args) {
        int rand = (int) (Math.random() * 10);
        System.out.println(rand); // 0.4537741466030336
    }
}

java.util.Random 클래스

Random 클래스는 java.util 패키지에 속해있으므로 import해야한다.

UtilRandomTest.java

import java.util.Random;

public class UtilRandomTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. Random 객체 생성
        Random rand = new Random();
        
        // 2. Random 객체 생성 (생성자로 seed 전달)
        long seed = System.currentTimeMillis();
        Random rand2 = new Random(seed);
        
        // 3. Random 객체 생성 (setSeet() 메소드로 seed 전달)
        Random rand3 = new Random();
        rand3.setSeed(System.currentTimeMillis());
        
        int intRand = rand.nextInt(10); // 7
    }
}

• Math.random()과 달리 먼저 Random 객체를 생성해야 한다.

• seed를 설정할 수도 있다. 생성자에 seed를 전달하거나, setSeed() 메소드로 설정할 수 있다.

• 다양한 난수 발생 메소드를 지원한다.

  • nextBoolean(), nextInt(), nextLong(), nextInt(int n), nextFloat(), nextDouble(), nextGaussian()

그럼 뭘 써야될까?

Stack Overflow의 한 글에 따르면 Random.nextInt(n)가 Math.random() * n보다 더 효율적이고 덜 편향적(biased)이라고 한다.

Math.random()은 내부적으로 Random.nextDouble()을 사용한다. Random.nextDouble()은 Random.next() 함수를 두 번 호출해서 가수부(mantissa)에 균일하게 분포된 비트를 갖는 double을 생성하므로 0부터 1 - 2^(-53) 범위에서 더 균일하게 값을 가져온다고 한다.

Random.nextInt(n)은 Random.next()를 평균 2번 미만 사용한다. 한 번 호출하고, 만약 값이 MAX_INT보다 작은 가장 큰 n의 배수보다 크다면 다시 시도하고, 아니라면 값 mod n을 반환한다. (이렇게 함으로써 MAX_INT보다 작은 가장 큰 n의 배수보다 큰 값들이 나오지 않도록 하여, 값의 편향성을 줄인다) 그래서 0부터 n-1의 범위에서 균일하게 분포된 값을 반환한다.

...

Math.random()은 약 두 배의 처리를 필요로 한다.

결론만 따져보면 Math.random()보다 Random.nextInt()가 더 효율적이라는 것이다.

그리고 또 중요한 차이점이 있는데 Random.nextInt(n)에는 seed 값을 전달할 수 있다는 것이다. 동일한 seed를 가진 Random 객체를 여러 생성할 수 있다. Math.random()으로는 불가능하다.

More on the matter

• Java 8 Docs - java.lang.Math.random()
• Java 8 Docs - java.util.Random

REF

• Tistory - 쉬고 싶은 개발자 - Java 에서 난수 (random number) 생성하기
• Stack Overflow - Math.random() versus Random.nextInt(int)