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Java – Randomクラスの使い方 – 乱数を生成する

JavaのRandomクラスは、乱数を生成するために使用されます。

java.util.Randomをインポートし、インスタンスを作成して利用します。

主なメソッドには、nextInt()(整数の乱数)、nextDouble()(0.0以上1.0未満の小数)、nextBoolean()(真偽値)などがあります。

例えば、nextInt(10)は0から9までの乱数を生成します。

シード値を指定すると、再現性のある乱数列を生成可能です。

目次から探す

Randomクラスとは
Randomクラスの基本的な使い方
Randomクラスの応用例
RandomクラスとMath.random()の違い
Randomクラスの注意点
まとめ

Randomクラスとは

JavaのRandomクラスは、乱数を生成するための便利なクラスです。

このクラスを使用することで、さまざまな種類の乱数を簡単に生成することができます。

乱数は、ゲームやシミュレーション、統計的な計算など、さまざまな場面で利用されます。

Randomクラスは、java.utilパッケージに含まれており、以下のような特徴があります。

擬似乱数生成: Randomクラスは、擬似乱数を生成します。

これは、特定の初期値(シード)から計算されるため、同じシードを使用すると同じ乱数列が得られます。

多様な乱数生成メソッド: 整数、浮動小数点数、ブール値など、さまざまな型の乱数を生成するメソッドが用意されています。
スレッドセーフではない: Randomクラスは、複数のスレッドから同時にアクセスされると、予期しない結果を生じる可能性があります。

スレッドセーフな乱数生成が必要な場合は、java.security.SecureRandomクラスを使用することが推奨されます。

このクラスを使うことで、簡単に乱数を生成し、プログラムに組み込むことができます。

次のセクションでは、Randomクラスの基本的な使い方について詳しく見ていきます。

Randomクラスの基本的な使い方

Randomクラスを使用するためには、まずjava.utilパッケージからインポートする必要があります。

以下に、Randomクラスの基本的な使い方を示すサンプルコードを示します。

import java.util.Random; // Randomクラスをインポート
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random(); // Randomクラスのインスタンスを生成
        // 0から9までの整数の乱数を生成
        int randomInt = random.nextInt(10); 
        System.out.println("0から9までの乱数: " + randomInt);
        // 0.0以上1.0未満の浮動小数点数の乱数を生成
        double randomDouble = random.nextDouble(); 
        System.out.println("0.0以上1.0未満の乱数: " + randomDouble);
        // trueまたはfalseの乱数を生成
        boolean randomBoolean = random.nextBoolean(); 
        System.out.println("真偽値の乱数: " + randomBoolean);
    }
}

このコードでは、Randomクラスのインスタンスを生成し、以下の3つの乱数を生成しています。

nextInt(int bound): 指定した範囲(ここでは0から9)内の整数の乱数を生成します。
nextDouble(): 0.0以上1.0未満の浮動小数点数の乱数を生成します。
nextBoolean(): 真偽値(trueまたはfalse)の乱数を生成します。

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

0から9までの乱数: 3
0.0以上1.0未満の乱数: 0.456789
真偽値の乱数: true

このように、Randomクラスを使うことで、簡単にさまざまな種類の乱数を生成することができます。

次のセクションでは、Randomクラスの応用例について見ていきます。

Randomクラスの応用例

Randomクラスは、さまざまな場面で利用される乱数生成のための強力なツールです。

以下に、Randomクラスの具体的な応用例をいくつか紹介します。

サイコロのシミュレーション

サイコロを振るシミュレーションを行うことで、Randomクラスの使い方を理解できます。

サイコロは1から6までの整数をランダムに生成します。

import java.util.Random; // Randomクラスをインポート
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random(); // Randomクラスのインスタンスを生成
        // サイコロを振る
        int diceRoll = random.nextInt(6) + 1; // 1から6までの乱数を生成
        System.out.println("サイコロの目: " + diceRoll);
    }
}

ランダムなパスワードの生成

ユーザーのためにランダムなパスワードを生成することも可能です。

以下のコードでは、英数字からなる8文字のパスワードを生成します。

import java.util.Random; // Randomクラスをインポート
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random(); // Randomクラスのインスタンスを生成
        String characters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"; // 使用する文字
        StringBuilder password = new StringBuilder(); // パスワードを格納するStringBuilder
        // 8文字のパスワードを生成
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            int index = random.nextInt(characters.length()); // 文字のインデックスをランダムに生成
            password.append(characters.charAt(index)); // 文字を追加
        }
        System.out.println("生成されたパスワード: " + password.toString());
    }
}

ゲームのランダムイベント

ゲームにおいて、ランダムなイベントを発生させることもできます。

以下の例では、敵が出現するかどうかをランダムに決定します。

import java.util.Random; // Randomクラスをインポート
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random(); // Randomクラスのインスタンスを生成
        // 敵が出現する確率
        int chance = random.nextInt(100); // 0から99までの乱数を生成
        if (chance < 30) { // 30%の確率で敵が出現
            System.out.println("敵が出現しました！");
        } else {
            System.out.println("敵は出現しませんでした。");
        }
    }
}

これらの例からもわかるように、Randomクラスは多様な用途に利用でき、プログラムにランダム性を加えることができます。

次のセクションでは、RandomクラスとMath.random()の違いについて解説します。

RandomクラスとMath.random()の違い

Javaには、乱数を生成するための方法としてRandomクラスとMath.random()メソッドがあります。

これらはどちらも乱数を生成しますが、いくつかの重要な違いがあります。

以下にその違いをまとめます。

特徴	Randomクラス	Math.random()
インポート	`java.util.Random`をインポートする必要がある	インポート不要
生成する乱数の型	整数、浮動小数点数、ブール値など多様	浮動小数点数(0.0以上1.0未満)
シードの設定	コンストラクタでシードを指定可能	シードは自動的に設定される
スレッドセーフ	スレッドセーフではない	スレッドセーフではない
使い方	インスタンスを生成してメソッドを呼び出す	静的メソッドとして直接呼び出す

インポートの必要性

Randomクラスを使用する場合は、java.util.Randomをインポートする必要があります。

一方、Math.random()はjava.lang.Mathに含まれているため、特別なインポートは不要です。

生成する乱数の型

Randomクラスは、整数やブール値など、さまざまな型の乱数を生成できます。

対して、Math.random()は常に0.0以上1.0未満の浮動小数点数を生成します。

シードの設定

Randomクラスでは、コンストラクタでシードを指定することができ、同じシードを使うことで同じ乱数列を再現できます。

Math.random()はシードを自動的に設定するため、再現性はありません。

スレッドセーフ

どちらの方法もスレッドセーフではないため、複数のスレッドから同時にアクセスされると、予期しない結果を生じる可能性があります。

スレッドセーフな乱数生成が必要な場合は、java.security.SecureRandomを使用することが推奨されます。

使い方

Randomクラスはインスタンスを生成してメソッドを呼び出す必要がありますが、Math.random()は静的メソッドとして直接呼び出すことができます。

以下にそれぞれの使い方の例を示します。

// Randomクラスを使用する例
import java.util.Random;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random(); // インスタンス生成
        int randomInt = random.nextInt(10); // 0から9までの整数の乱数
        System.out.println("Randomクラスの乱数: " + randomInt);
    }
}

// Math.random()を使用する例
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        double randomDouble = Math.random(); // 0.0以上1.0未満の浮動小数点数の乱数
        System.out.println("Math.random()の乱数: " + randomDouble);
    }
}

このように、RandomクラスとMath.random()はそれぞれ異なる特徴を持っており、用途に応じて使い分けることが重要です。

次のセクションでは、Randomクラスの注意点について解説します。