Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/sources/formale Sprachen/Java/Openjdk/src/java.base/share/classes/java/util/   (Sun/Oracle ©)  Datei vom 13.11.2022 mit Größe 43 kB image not shown  

Quelle  Random.java   Sprache: JAVA

 
/*
 * Copyright (c) 1995, 2022, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
 *
 * This code is free software; you can redistribute it and/or modify it
 * under the terms of the GNU General Public License version 2 only, as
 * published by the Free Software Foundation.  Oracle designates this
 * particular file as subject to the "Classpath" exception as provided
 * by Oracle in the LICENSE file that accompanied this code.
 *
 * This code is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
 * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 * version 2 for more details (a copy is included in the LICENSE file that
 * accompanied this code).
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License version
 * 2 along with this work; if not, write to the Free Software Foundation,
 * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
 *
 * Please contact Oracle, 500 Oracle Parkway, Redwood Shores, CA 94065 USA
 * or visit www.oracle.com if you need additional information or have any
 * questions.
 */


package java.util;

import java.io.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.random.RandomGenerator;
import java.util.stream.DoubleStream;
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.stream.LongStream;

import jdk.internal.util.random.RandomSupport.*;

import static jdk.internal.util.random.RandomSupport.*;

import jdk.internal.misc.Unsafe;

/**
 * An instance of this class is used to generate a stream of
 * pseudorandom numbers; its period is only 2<sup>48</sup>.
 * The class uses a 48-bit seed, which is
 * modified using a linear congruential formula. (See Donald E. Knuth,
 * <cite>The Art of Computer Programming, Volume 2, Third
 * edition: Seminumerical Algorithms</cite>, Section 3.2.1.)
 * <p>
 * If two instances of {@code Random} are created with the same
 * seed, and the same sequence of method calls is made for each, they
 * will generate and return identical sequences of numbers. In order to
 * guarantee this property, particular algorithms are specified for the
 * class {@code Random}. Java implementations must use all the algorithms
 * shown here for the class {@code Random}, for the sake of absolute
 * portability of Java code. However, subclasses of class {@code Random}
 * are permitted to use other algorithms, so long as they adhere to the
 * general contracts for all the methods.
 * <p>
 * The algorithms implemented by class {@code Random} use a
 * {@code protected} utility method that on each invocation can supply
 * up to 32 pseudorandomly generated bits.
 * <p>
 * Many applications will find the method {@link Math#random} simpler to use.
 *
 * <p>Instances of {@code java.util.Random} are threadsafe.
 * However, the concurrent use of the same {@code java.util.Random}
 * instance across threads may encounter contention and consequent
 * poor performance. Consider instead using
 * {@link java.util.concurrent.ThreadLocalRandom} in multithreaded
 * designs.
 *
 * <p>Instances of {@code java.util.Random} are not cryptographically
 * secure.  Consider instead using {@link java.security.SecureRandom} to
 * get a cryptographically secure pseudo-random number generator for use
 * by security-sensitive applications.
 *
 * @author  Frank Yellin
 * @since   1.0
 */

@RandomGeneratorProperties(
        name = "Random",
        i = 48, j = 0, k = 0,
        equidistribution = 0
)
public class Random implements RandomGenerator, java.io.Serializable {

    /**
     * Class used to wrap a {@link java.util.random.RandomGenerator} to
     * {@link java.util.Random}.
     */


    @SuppressWarnings("serial")
    private static final class RandomWrapper extends Random implements RandomGenerator {
        private final RandomGenerator generator;
        //randomToWrap must never be null
        private RandomWrapper(RandomGenerator randomToWrap) {
            super(null);
            this.generator = randomToWrap;
        }

        /**
         * Throws {@code NotSerializableException}.
         *
         * @param s the object input stream
         * @throws NotSerializableException always
         */

        @Serial
        private void readObject(ObjectInputStream s) throws NotSerializableException {
            throw new NotSerializableException("not serializable");
        }

        /**
         * Throws {@code NotSerializableException}.
         *
         * @param s the object output stream
         * @throws NotSerializableException always
         */

        @Serial
        private void writeObject(ObjectOutputStream s) throws NotSerializableException {
            throw new NotSerializableException("not serializable");
        }

        /**
         * setSeed does not exist in {@link java.util.random.RandomGenerator} so can't
         * use it.
         */

        @Override
        public void setSeed(long seed) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        @Override
        public boolean isDeprecated() {
            return generator.isDeprecated();
        }

        @Override
        public void nextBytes(byte[] bytes) {
            this.generator.nextBytes(bytes);
        }

        @Override
        public int nextInt() {
            return this.generator.nextInt();
        }

        @Override
        public int nextInt(int bound) {
            return this.generator.nextInt(bound);
        }

        @Override
        public int nextInt(int origin, int bound) {
            return generator.nextInt(origin, bound);
        }

        @Override
        public long nextLong() {
            return this.generator.nextLong();
        }

        @Override
        public long nextLong(long bound) {
            return generator.nextLong(bound);
        }

        @Override
        public long nextLong(long origin, long bound) {
            return generator.nextLong(origin, bound);
        }

        @Override
        public boolean nextBoolean() {
            return this.generator.nextBoolean();
        }

        @Override
        public float nextFloat() {
            return this.generator.nextFloat();
        }

        @Override
        public float nextFloat(float bound) {
            return generator.nextFloat(bound);
        }

        @Override
        public float nextFloat(float origin, float bound) {
            return generator.nextFloat(origin, bound);
        }

        @Override
        public double nextDouble() {
            return this.generator.nextDouble();
        }

        @Override
        public double nextDouble(double bound) {
            return generator.nextDouble(bound);
        }

        @Override
        public double nextDouble(double origin, double bound) {
            return generator.nextDouble(origin, bound);
        }

        @Override
        public double nextExponential() {
            return generator.nextExponential();
        }

        @Override
        public double nextGaussian() {
            return this.generator.nextGaussian();
        }

        @Override
        public double nextGaussian(double mean, double stddev) {
            return generator.nextGaussian(mean, stddev);
        }

        @Override
        public IntStream ints(long streamSize) {
            return this.generator.ints(streamSize);
        }

        @Override
        public IntStream ints() {
            return this.generator.ints();
        }

        @Override
        public IntStream ints(long streamSize, int randomNumberOrigin, int randomNumberBound) {
            return this.generator.ints(streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        @Override
        public IntStream ints(int randomNumberOrigin, int randomNumberBound) {
            return this.generator.ints(randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        @Override
        public LongStream longs(long streamSize) {
            return this.generator.longs(streamSize);
        }

        @Override
        public LongStream longs() {
            return this.generator.longs();
        }

        @Override
        public LongStream longs(long streamSize, long randomNumberOrigin, long randomNumberBound) {
            return this.generator.longs(streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        @Override
        public LongStream longs(long randomNumberOrigin, long randomNumberBound) {
            return this.generator.longs(randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        @Override
        public DoubleStream doubles(long streamSize) {
            return this.generator.doubles(streamSize);
        }

        @Override
        public DoubleStream doubles() {
            return this.generator.doubles();
        }

        @Override
        public DoubleStream doubles(long streamSize, double randomNumberOrigin, double randomNumberBound) {
            return this.generator.doubles(streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        @Override
        public DoubleStream doubles(double randomNumberOrigin, double randomNumberBound) {
            return this.generator.doubles(randomNumberOrigin, randomNumberBound);
        }

        //This method should never be reached unless done by reflection so we should throw when tried
        @Override
        protected int next(int bits) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "RandomWrapper[" + generator + "]";
        }
    }

    /** use serialVersionUID from JDK 1.1 for interoperability */
    @java.io.Serial
    static final long serialVersionUID = 3905348978240129619L;

    /**
     * The internal state associated with this pseudorandom number generator.
     * (The specs for the methods in this class describe the ongoing
     * computation of this value.)
     */

    private final AtomicLong seed;

    private static final long multiplier = 0x5DEECE66DL;
    private static final long addend = 0xBL;
    private static final long mask = (1L << 48) - 1;

    private static final double DOUBLE_UNIT = 0x1.0p-53; // 1.0 / (1L << Double.PRECISION)
    private static final float FLOAT_UNIT = 0x1.0p-24f; // 1.0f / (1 << Float.PRECISION)

    /**
     * Creates a new random number generator. This constructor sets
     * the seed of the random number generator to a value very likely
     * to be distinct from any other invocation of this constructor.
     */

    public Random() {
        this(seedUniquifier() ^ System.nanoTime());
    }

    private Random(Void unused) {
        this.seed = null;
    }

    private static long seedUniquifier() {
        // L'Ecuyer, "Tables of Linear Congruential Generators of
        // Different Sizes and Good Lattice Structure", 1999
        for (;;) {
            long current = seedUniquifier.get();
            long next = current * 1181783497276652981L;
            if (seedUniquifier.compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }

    private static final AtomicLong seedUniquifier
            = new AtomicLong(8682522807148012L);

    /**
     * Creates a new random number generator using a single {@code long} seed.
     * The seed is the initial value of the internal state of the pseudorandom
     * number generator which is maintained by method {@link #next}.
     *
     * @implSpec The invocation {@code new Random(seed)} is equivalent to:
     * <pre>{@code
     * Random rnd = new Random();
     * rnd.setSeed(seed);
     * }</pre>
     *
     * @param seed the initial seed
     * @see   #setSeed(long)
     */

    public Random(long seed) {
        if (getClass() == Random.class)
            this.seed = new AtomicLong(initialScramble(seed));
        else {
            // subclass might have overridden setSeed
            this.seed = new AtomicLong();
            setSeed(seed);
        }
    }

    private static long initialScramble(long seed) {
        return (seed ^ multiplier) & mask;
    }

    /**
     * Returns an instance of {@code Random} that delegates method calls to the {@link RandomGenerator}
     * argument. If the generator is an instance of {@code Random}, it is returned. Otherwise, this method
     * returns an instance of {@code Random} that delegates all methods except {@code setSeed} to the generator.
     * The returned instance's {@code setSeed} method always throws {@link UnsupportedOperationException}.
     * The returned instance is not serializable.
     *
     * @param generator the {@code RandomGenerator} calls are delegated to
     * @return the delegating {@code Random} instance
     * @throws NullPointerException if generator is null
     * @since 19
     */

    public static Random from(RandomGenerator generator) {
        Objects.requireNonNull(generator);
        if (generator instanceof Random rand)
            return rand;

        return new RandomWrapper(generator);
    }

    /**
     * Sets or updates the seed of this random number generator using the
     * provided {@code long} seed value (optional operation).
     *
     * @implSpec
     * The implementation in this class alters the state of this random number
     * generator so that it is in the same state as if it had just been created with
     * {@link #Random(long) new Random(seed)}. It atomically updates the seed to
     *  <pre>{@code (seed ^ 0x5DEECE66DL) & ((1L << 48) - 1)}</pre>
     * and clears the {@code haveNextNextGaussian} flag used by {@link #nextGaussian}.
     * Note that this uses only 48 bits of the given seed value.
     *
     * @param seed the seed value
     * @throws UnsupportedOperationException if the {@code setSeed}
     *         operation is not supported by this random number generator
     */

    public synchronized void setSeed(long seed) {
        this.seed.set(initialScramble(seed));
        haveNextNextGaussian = false;
    }

    /**
     * Generates the next pseudorandom number. This method returns an
     * {@code int} value such that, if the argument {@code bits} is between
     * {@code 1} and {@code 32} (inclusive), then that many low-order
     * bits of the returned value will be (approximately) independently
     * chosen bit values, each of which is (approximately) equally
     * likely to be {@code 0} or {@code 1}.
     *
     * @apiNote
     * The other random-producing methods in this class are implemented
     * in terms of this method, so subclasses can override just this
     * method to provide a different source of pseudorandom numbers for
     * the entire class.
     *
     * @implSpec
     * The implementation in this class atomically updates the seed to
     *  <pre>{@code (seed * 0x5DEECE66DL + 0xBL) & ((1L << 48) - 1)}</pre>
     * and returns
     *  <pre>{@code (int)(seed >>> (48 - bits))}.</pre>
     *
     * <p>This is a linear congruential pseudorandom number generator, as
     * defined by D. H. Lehmer and described by Donald E. Knuth in
     * <cite>The Art of Computer Programming, Volume 2, Third edition:
     * Seminumerical Algorithms</cite>, section 3.2.1.
     *
     * @param  bits random bits
     * @return the next pseudorandom value from this random number
     *         generator's sequence
     * @since  1.1
     */

    protected int next(int bits) {
        long oldseed, nextseed;
        AtomicLong seed = this.seed;
        do {
            oldseed = seed.get();
            nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
        } while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));
        return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
    }

    /**
     * Generates random bytes and places them into a user-supplied
     * byte array.  The number of random bytes produced is equal to
     * the length of the byte array.
     *
     * @implSpec The method {@code nextBytes} is
     * implemented by class {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public void nextBytes(byte[] bytes) {
     *   for (int i = 0; i < bytes.length; )
     *     for (int rnd = nextInt(), n = Math.min(bytes.length - i, 4);
     *          n-- > 0; rnd >>= 8)
     *       bytes[i++] = (byte)rnd;
     * }}</pre>
     *
     * @param  bytes the byte array to fill with random bytes
     * @throws NullPointerException if the byte array is null
     * @since  1.1
     */

    @Override
    public void nextBytes(byte[] bytes) {
        for (int i = 0, len = bytes.length; i < len; )
            for (int rnd = nextInt(),
                 n = Math.min(len - i, Integer.SIZE/Byte.SIZE);
                 n-- > 0; rnd >>= Byte.SIZE)
                bytes[i++] = (byte)rnd;
    }

    /**
     * Returns the next pseudorandom, uniformly distributed {@code int}
     * value from this random number generator's sequence. The general
     * contract of {@code nextInt} is that one {@code int} value is
     * pseudorandomly generated and returned. All 2<sup>32</sup> possible
     * {@code int} values are produced with (approximately) equal probability.
     *
     * @implSpec The method {@code nextInt} is
     * implemented by class {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public int nextInt() {
     *   return next(32);
     * }}</pre>
     *
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed {@code int}
     *         value from this random number generator's sequence
     */

    @Override
    public int nextInt() {
        return next(32);
    }

    /**
     * Returns a pseudorandom, uniformly distributed {@code int} value
     * between 0 (inclusive) and the specified value (exclusive), drawn from
     * this random number generator's sequence.  The general contract of
     * {@code nextInt} is that one {@code int} value in the specified range
     * is pseudorandomly generated and returned.  All {@code bound} possible
     * {@code int} values are produced with (approximately) equal
     * probability.
     *
     * @implSpec The method {@code nextInt(int bound)} is implemented by
     * class {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public int nextInt(int bound) {
     *   if (bound <= 0)
     *     throw new IllegalArgumentException("bound must be positive");
     *
     *   if ((bound & -bound) == bound)  // i.e., bound is a power of 2
     *     return (int)((bound * (long)next(31)) >> 31);
     *
     *   int bits, val;
     *   do {
     *       bits = next(31);
     *       val = bits % bound;
     *   } while (bits - val + (bound-1) < 0);
     *   return val;
     * }}</pre>
     *
     * <p>The hedge "approximately" is used in the foregoing description only
     * because the next method is only approximately an unbiased source of
     * independently chosen bits.  If it were a perfect source of randomly
     * chosen bits, then the algorithm shown would choose {@code int}
     * values from the stated range with perfect uniformity.
     * <p>
     * The algorithm is slightly tricky.  It rejects values that would result
     * in an uneven distribution (due to the fact that 2^31 is not divisible
     * by n). The probability of a value being rejected depends on n.  The
     * worst case is n=2^30+1, for which the probability of a reject is 1/2,
     * and the expected number of iterations before the loop terminates is 2.
     * <p>
     * The algorithm treats the case where n is a power of two specially: it
     * returns the correct number of high-order bits from the underlying
     * pseudo-random number generator.  In the absence of special treatment,
     * the correct number of <i>low-order</i> bits would be returned.  Linear
     * congruential pseudo-random number generators such as the one
     * implemented by this class are known to have short periods in the
     * sequence of values of their low-order bits.  Thus, this special case
     * greatly increases the length of the sequence of values returned by
     * successive calls to this method if n is a small power of two.
     *
     * @param bound the upper bound (exclusive).  Must be positive.
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed {@code int}
     *         value between zero (inclusive) and {@code bound} (exclusive)
     *         from this random number generator's sequence
     * @throws IllegalArgumentException if bound is not positive
     * @since 1.2
     */

    @Override
    public int nextInt(int bound) {
        if (bound <= 0)
            throw new IllegalArgumentException(BAD_BOUND);
        int r = next(31);
        int m = bound - 1;
        if ((bound & m) == 0)  // i.e., bound is a power of 2
            r = (int)((bound * (long)r) >> 31);
        else { // reject over-represented candidates
            for (int u = r;
                 u - (r = u % bound) + m < 0;
                 u = next(31))
                ;
        }
        return r;
    }
    /**
     * Returns the next pseudorandom, uniformly distributed {@code long}
     * value from this random number generator's sequence. The general
     * contract of {@code nextLong} is that one {@code long} value is
     * pseudorandomly generated and returned.
     *
     * @implSpec The method {@code nextLong} is implemented by class {@code Random}
     * as if by:
     * <pre>{@code
     * public long nextLong() {
     *   return ((long)next(32) << 32) + next(32);
     * }}</pre>
     *
     * Because class {@code Random} uses a seed with only 48 bits,
     * this algorithm will not return all possible {@code long} values.
     *
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed {@code long}
     *         value from this random number generator's sequence
     */

    @Override
    public long nextLong() {
        // it's okay that the bottom word remains signed.
        return ((long)(next(32)) << 32) + next(32);
    }

    /**
     * Returns the next pseudorandom, uniformly distributed
     * {@code boolean} value from this random number generator's
     * sequence. The general contract of {@code nextBoolean} is that one
     * {@code boolean} value is pseudorandomly generated and returned.  The
     * values {@code true} and {@code false} are produced with
     * (approximately) equal probability.
     *
     * @implSpec The method {@code nextBoolean} is implemented by class
     * {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public boolean nextBoolean() {
     *   return next(1) != 0;
     * }}</pre>
     *
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed
     *         {@code boolean} value from this random number generator's
     *         sequence
     * @since 1.2
     */

    @Override
    public boolean nextBoolean() {
        return next(1) != 0;
    }

    /**
     * Returns the next pseudorandom, uniformly distributed {@code float}
     * value between {@code 0.0} and {@code 1.0} from this random
     * number generator's sequence.
     *
     * <p>The general contract of {@code nextFloat} is that one
     * {@code float} value, chosen (approximately) uniformly from the
     * range {@code 0.0f} (inclusive) to {@code 1.0f} (exclusive), is
     * pseudorandomly generated and returned. All 2<sup>24</sup> possible
     * {@code float} values of the form <i>m x </i>2<sup>-24</sup>,
     * where <i>m</i> is a positive integer less than 2<sup>24</sup>, are
     * produced with (approximately) equal probability.
     *
     * @implSpec The method {@code nextFloat} is implemented by class
     * {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public float nextFloat() {
     *   return next(24) / ((float)(1 << 24));
     * }}</pre>
     * <p>The hedge "approximately" is used in the foregoing description only
     * because the next method is only approximately an unbiased source of
     * independently chosen bits. If it were a perfect source of randomly
     * chosen bits, then the algorithm shown would choose {@code float}
     * values from the stated range with perfect uniformity.<p>
     * [In early versions of Java, the result was incorrectly calculated as:
     *  <pre> {@code return next(30) / ((float)(1 << 30));}</pre>
     * This might seem to be equivalent, if not better, but in fact it
     * introduced a slight nonuniformity because of the bias in the rounding
     * of floating-point numbers: it was slightly more likely that the
     * low-order bit of the significand would be 0 than that it would be 1.]
     *
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed {@code float}
     *         value between {@code 0.0f} and {@code 1.0f} from this
     *         random number generator's sequence
     */

    @Override
    public float nextFloat() {
        return next(Float.PRECISION) * FLOAT_UNIT;
    }

    /**
     * Returns the next pseudorandom, uniformly distributed
     * {@code double} value between {@code 0.0} and
     * {@code 1.0} from this random number generator's sequence.
     *
     * <p>The general contract of {@code nextDouble} is that one
     * {@code double} value, chosen (approximately) uniformly from the
     * range {@code 0.0d} (inclusive) to {@code 1.0d} (exclusive), is
     * pseudorandomly generated and returned.
     *
     * @implSpec The method {@code nextDouble} is implemented by class
     * {@code Random} as if by:
     * <pre>{@code
     * public double nextDouble() {
     *   return (((long)next(26) << 27) + next(27))
     *     / (double)(1L << 53);
     * }}</pre>
     * <p>The hedge "approximately" is used in the foregoing description only
     * because the {@code next} method is only approximately an unbiased source
     * of independently chosen bits. If it were a perfect source of randomly
     * chosen bits, then the algorithm shown would choose {@code double} values
     * from the stated range with perfect uniformity.
     * <p>[In early versions of Java, the result was incorrectly calculated as:
     * <pre> {@code return (((long)next(27) << 27) + next(27)) / (double)(1L << 54);}</pre>
     * This might seem to be equivalent, if not better, but in fact it
     * introduced a large nonuniformity because of the bias in the rounding of
     * floating-point numbers: it was three times as likely that the low-order
     * bit of the significand would be 0 than that it would be 1! This
     * nonuniformity probably doesn't matter much in practice, but we strive
     * for perfection.]
     *
     * @return the next pseudorandom, uniformly distributed {@code double}
     *         value between {@code 0.0} and {@code 1.0} from this
     *         random number generator's sequence
     * @see Math#random
     */

    @Override
    public double nextDouble() {
        return (((long)(next(Double.PRECISION - 27)) << 27) + next(27)) * DOUBLE_UNIT;
    }

    private double nextNextGaussian;
    private boolean haveNextNextGaussian = false;

    /**
     * Returns the next pseudorandom, Gaussian ("normally") distributed
     * {@code double} value with mean {@code 0.0} and standard
     * deviation {@code 1.0} from this random number generator's sequence.
     * <p>
     * The general contract of {@code nextGaussian} is that one
     * {@code double} value, chosen from (approximately) the usual
     * normal distribution with mean {@code 0.0} and standard deviation
     * {@code 1.0}, is pseudorandomly generated and returned.
     *
     * @implSpec The method {@code nextGaussian} is implemented by class
     * {@code Random} as if by a threadsafe version of the following:
     * <pre>{@code
     * private double nextNextGaussian;
     * private boolean haveNextNextGaussian = false;
     *
     * public double nextGaussian() {
     *   if (haveNextNextGaussian) {
     *     haveNextNextGaussian = false;
     *     return nextNextGaussian;
     *   } else {
     *     double v1, v2, s;
     *     do {
     *       v1 = 2 * nextDouble() - 1;   // between -1.0 and 1.0
     *       v2 = 2 * nextDouble() - 1;   // between -1.0 and 1.0
     *       s = v1 * v1 + v2 * v2;
     *     } while (s >= 1 || s == 0);
     *     double multiplier = StrictMath.sqrt(-2 * StrictMath.log(s)/s);
     *     nextNextGaussian = v2 * multiplier;
     *     haveNextNextGaussian = true;
     *     return v1 * multiplier;
     *   }
     * }}</pre>
     *
     * This uses the <i>polar method</i> of G. E. P. Box, M. E. Muller, and
     * G. Marsaglia, as described by Donald E. Knuth in <cite>The Art of
     * Computer Programming, Volume 2, third edition: Seminumerical Algorithms</cite>,
     * section 3.4.1, subsection C, algorithm P. Note that it generates two
     * independent values at the cost of only one call to {@code StrictMath.log}
     * and one call to {@code StrictMath.sqrt}.
     *
     * @return the next pseudorandom, Gaussian ("normally") distributed
     *         {@code double} value with mean {@code 0.0} and
     *         standard deviation {@code 1.0} from this random number
     *         generator's sequence
     */

    @Override
    public synchronized double nextGaussian() {
        // See Knuth, TAOCP, Vol. 2, 3rd edition, Section 3.4.1 Algorithm C.
        if (haveNextNextGaussian) {
            haveNextNextGaussian = false;
            return nextNextGaussian;
        } else {
            double v1, v2, s;
            do {
                v1 = 2 * nextDouble() - 1; // between -1 and 1
                v2 = 2 * nextDouble() - 1; // between -1 and 1
                s = v1 * v1 + v2 * v2;
            } while (s >= 1 || s == 0);
            double multiplier = StrictMath.sqrt(-2 * StrictMath.log(s)/s);
            nextNextGaussian = v2 * multiplier;
            haveNextNextGaussian = true;
            return v1 * multiplier;
        }
    }

    /**
     * Serializable fields for Random.
     *
     * @serialField    seed long
     *              seed for random computations
     * @serialField    nextNextGaussian double
     *              next Gaussian to be returned
     * @serialField      haveNextNextGaussian boolean
     *              nextNextGaussian is valid
     */

    @java.io.Serial
    private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields = {
            new ObjectStreamField("seed"Long.TYPE),
            new ObjectStreamField("nextNextGaussian"Double.TYPE),
            new ObjectStreamField("haveNextNextGaussian"Boolean.TYPE)
    };

    /**
     * Reconstitute the {@code Random} instance from a stream (that is,
     * deserialize it).
     *
     * @param  s the {@code ObjectInputStream} from which data is read
     *
     * @throws IOException if an I/O error occurs
     * @throws ClassNotFoundException if a serialized class cannot be loaded
     */

    @java.io.Serial
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
            throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {

        ObjectInputStream.GetField fields = s.readFields();

        // The seed is read in as {@code long} for
        // historical reasons, but it is converted to an AtomicLong.
        long seedVal = fields.get("seed", -1L);
        if (seedVal < 0)
            throw new java.io.StreamCorruptedException(
                    "Random: invalid seed");
        resetSeed(seedVal);
        nextNextGaussian = fields.get("nextNextGaussian", 0.0);
        haveNextNextGaussian = fields.get("haveNextNextGaussian"false);
    }

    /**
     * Save the {@code Random} instance to a stream.
     *
     * @param  s the {@code ObjectOutputStream} to which data is written
     *
     * @throws IOException if an I/O error occurs
     */

    @java.io.Serial
    private synchronized void writeObject(ObjectOutputStream s)
            throws IOException {

        // set the values of the Serializable fields
        ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();

        // The seed is serialized as a long for historical reasons.
        fields.put("seed", seed.get());
        fields.put("nextNextGaussian", nextNextGaussian);
        fields.put("haveNextNextGaussian", haveNextNextGaussian);

        // save them
        s.writeFields();
    }

    // Support for resetting seed while deserializing
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long seedOffset;
    static {
        try {
            seedOffset = unsafe.objectFieldOffset
                    (Random.class.getDeclaredField("seed"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
    private void resetSeed(long seedVal) {
        unsafe.putReferenceVolatile(this, seedOffset, new AtomicLong(seedVal));
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number of
     * pseudorandom {@code int} values.
     *
     * <p>A pseudorandom {@code int} value is generated as if it's the result of
     * calling the method {@link #nextInt()}.
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @return a stream of pseudorandom {@code int} values
     * @throws IllegalArgumentException if {@code streamSize} is
     *         less than zero
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public IntStream ints(long streamSize) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.ints(this, streamSize);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code int}
     * values.
     *
     * <p>A pseudorandom {@code int} value is generated as if it's the result of
     * calling the method {@link #nextInt()}.
     *
     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * ints(Long.MAX_VALUE)}.
     *
     * @return a stream of pseudorandom {@code int} values
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public IntStream ints() {
        return AbstractSpliteratorGenerator.ints(this);
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number
     * of pseudorandom {@code int} values, each conforming to the given
     * origin (inclusive) and bound (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code int} value is generated as if it's the result of
     * calling the following method with the origin and bound:
     * <pre> {@code
     * int nextInt(int origin, int bound) {
     *   int n = bound - origin;
     *   if (n > 0) {
     *     return nextInt(n) + origin;
     *   }
     *   else {  // range not representable as int
     *     int r;
     *     do {
     *       r = nextInt();
     *     } while (r < origin || r >= bound);
     *     return r;
     *   }
     * }}</pre>
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code int} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException if {@code streamSize} is
     *         less than zero, or {@code randomNumberOrigin}
     *         is greater than or equal to {@code randomNumberBound}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public IntStream ints(long streamSize, int randomNumberOrigin, int randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.ints(this, streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code
     * int} values, each conforming to the given origin (inclusive) and bound
     * (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code int} value is generated as if it's the result of
     * calling the following method with the origin and bound:
     * <pre> {@code
     * int nextInt(int origin, int bound) {
     *   int n = bound - origin;
     *   if (n > 0) {
     *     return nextInt(n) + origin;
     *   }
     *   else {  // range not representable as int
     *     int r;
     *     do {
     *       r = nextInt();
     *     } while (r < origin || r >= bound);
     *     return r;
     *   }
     * }}</pre>
     *
     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * ints(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound)}.
     *
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code int} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException if {@code randomNumberOrigin}
     *         is greater than or equal to {@code randomNumberBound}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public IntStream ints(int randomNumberOrigin, int randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.ints(this, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number of
     * pseudorandom {@code long} values.
     *
     * <p>A pseudorandom {@code long} value is generated as if it's the result
     * of calling the method {@link #nextLong()}.
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @return a stream of pseudorandom {@code long} values
     * @throws IllegalArgumentException if {@code streamSize} is
     *         less than zero
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public LongStream longs(long streamSize) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.longs(this, streamSize);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code long}
     * values.
     *
     * <p>A pseudorandom {@code long} value is generated as if it's the result
     * of calling the method {@link #nextLong()}.
     *
     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * longs(Long.MAX_VALUE)}.
     *
     * @return a stream of pseudorandom {@code long} values
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public LongStream longs() {
        return AbstractSpliteratorGenerator.longs(this);
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number of
     * pseudorandom {@code long}, each conforming to the given origin
     * (inclusive) and bound (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code long} value is generated as if it's the result
     * of calling the following method with the origin and bound:
     * <pre> {@code
     * long nextLong(long origin, long bound) {
     *   long r = nextLong();
     *   long n = bound - origin, m = n - 1;
     *   if ((n & m) == 0L)  // power of two
     *     r = (r & m) + origin;
     *   else if (n > 0L) {  // reject over-represented candidates
     *     for (long u = r >>> 1;            // ensure nonnegative
     *          u + m - (r = u % n) < 0L;    // rejection check
     *          u = nextLong() >>> 1) // retry
     *         ;
     *     r += origin;
     *   }
     *   else {              // range not representable as long
     *     while (r < origin || r >= bound)
     *       r = nextLong();
     *   }
     *   return r;
     * }}</pre>
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code long} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException if {@code streamSize} is
     *         less than zero, or {@code randomNumberOrigin}
     *         is greater than or equal to {@code randomNumberBound}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public LongStream longs(long streamSize, long randomNumberOrigin, long randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.longs(this, streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code
     * long} values, each conforming to the given origin (inclusive) and bound
     * (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code long} value is generated as if it's the result
     * of calling the following method with the origin and bound:
     * <pre> {@code
     * long nextLong(long origin, long bound) {
     *   long r = nextLong();
     *   long n = bound - origin, m = n - 1;
     *   if ((n & m) == 0L)  // power of two
     *     r = (r & m) + origin;
     *   else if (n > 0L) {  // reject over-represented candidates
     *     for (long u = r >>> 1;            // ensure nonnegative
     *          u + m - (r = u % n) < 0L;    // rejection check
     *          u = nextLong() >>> 1) // retry
     *         ;
     *     r += origin;
     *   }
     *   else {              // range not representable as long
     *     while (r < origin || r >= bound)
     *       r = nextLong();
     *   }
     *   return r;
     * }}</pre>
     *
     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * longs(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound)}.
     *
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code long} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException if {@code randomNumberOrigin}
     *         is greater than or equal to {@code randomNumberBound}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public LongStream longs(long randomNumberOrigin, long randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.longs(this, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number of
     * pseudorandom {@code double} values, each between zero
     * (inclusive) and one (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code double} value is generated as if it's the result
     * of calling the method {@link #nextDouble()}.
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @return a stream of {@code double} values
     * @throws IllegalArgumentException if {@code streamSize} is
     *         less than zero
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public DoubleStream doubles(long streamSize) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.doubles(this, streamSize);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code
     * double} values, each between zero (inclusive) and one
     * (exclusive).
     *
     * <p>A pseudorandom {@code double} value is generated as if it's the result
     * of calling the method {@link #nextDouble()}.
     *
     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * doubles(Long.MAX_VALUE)}.
     *
     * @return a stream of pseudorandom {@code double} values
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public DoubleStream doubles() {
        return AbstractSpliteratorGenerator.doubles(this);
    }

    /**
     * Returns a stream producing the given {@code streamSize} number of
     * pseudorandom {@code double} values, each conforming to the given origin
     * (inclusive) and bound (exclusive).
     *
     * @param streamSize the number of values to generate
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code double} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException {@inheritDoc}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public DoubleStream doubles(long streamSize, double randomNumberOrigin, double randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.doubles(this, streamSize, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }

    /**
     * Returns an effectively unlimited stream of pseudorandom {@code
     * double} values, each conforming to the given origin (inclusive) and bound
     * (exclusive).

     * @implNote This method is implemented to be equivalent to {@code
     * doubles(Long.MAX_VALUE, randomNumberOrigin, randomNumberBound)}.
     *
     * @param randomNumberOrigin the origin (inclusive) of each random value
     * @param randomNumberBound the bound (exclusive) of each random value
     * @return a stream of pseudorandom {@code double} values,
     *         each with the given origin (inclusive) and bound (exclusive)
     * @throws IllegalArgumentException {@inheritDoc}
     * @since 1.8
     */

    @Override
    public DoubleStream doubles(double randomNumberOrigin, double randomNumberBound) {
        return AbstractSpliteratorGenerator.doubles(this, randomNumberOrigin, randomNumberBound);
    }
}

Messung V0.5
C=95 H=93 G=93

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.6 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.