Java中使用随机字符串代码打印’hello world’的原因解析

技术背景

在Java编程中，java.util.Random 类常用于生成随机数。但实际上，它生成的是伪随机数，即通过特定的算法和初始种子值来确定后续的随机数序列。当使用相同的种子值创建 Random 实例时，会生成相同的随机数序列。

实现步骤

代码示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(randomString(-229985452) + " " + randomString(-147909649));
    }

    public static String randomString(int i) {
        Random ran = new Random(i);
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (true) {
            int k = ran.nextInt(27);
            if (k == 0)
                break;

            sb.append((char) ('`' + k));
        }

        return sb.toString();
    }
}

步骤解释

1. 创建 Random 实例：在 randomString 方法中，使用传入的整数 i 作为种子值创建 Random 实例。
2. 生成随机数：通过 ran.nextInt(27) 生成 0 到 26 之间的随机整数。
3. 字符转换：将生成的随机整数 k 加上字符 （其 ASCII 码为 96），转换为对应的字符，并添加到StringBuilder` 中。
4. 终止条件：当生成的随机整数 k 为 0 时，停止循环。
5. 返回结果：将 StringBuilder 中的内容转换为字符串并返回。

核心代码

Random r1 = new Random(-229985452);
Random r2 = new Random(-147909649);

// 生成 "hello"
int[] helloNums = new int[6];
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    helloNums[i] = r1.nextInt(27);
}

// 生成 "world"
int[] worldNums = new int[6];
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    worldNums[i] = r2.nextInt(27);
}

// 字符转换
StringBuilder hello = new StringBuilder();
for (int num : helloNums) {
    if (num != 0) {
        hello.append((char) ('`' + num));
    }
}

StringBuilder world = new StringBuilder();
for (int num : worldNums) {
    if (num != 0) {
        world.append((char) ('`' + num));
    }
}

System.out.println(hello + " " + world);

最佳实践

生成特定字符串的种子

如果需要生成特定的字符串，可以编写程序来搜索合适的种子值。以下是一个简单的示例：

import java.util.Random;

public class SeedFinder {
    public static long generateSeed(String goal, long start, long finish) {
        char[] input = goal.toCharArray();
        char[] pool = new char[input.length];
        label:
        for (long seed = start; seed < finish; seed++) {
            Random random = new Random(seed);

            for (int i = 0; i < input.length; i++)
                pool[i] = (char) (random.nextInt(27) + '`');

            if (random.nextInt(27) == 0) {
                for (int i = 0; i < input.length; i++) {
                    if (input[i] != pool[i])
                        continue label;
                }
                return seed;
            }
        }

        throw new NoSuchElementException("Sorry :/");
    }

    public static void main(String[] args) {
        String goal = "hello";
        long seed = generateSeed(goal, Long.MIN_VALUE, Long.MAX_VALUE);
        System.out.println("Seed for \"" + goal + "\" found: " + seed);
    }
}

常见问题

为什么使用相同的种子会生成相同的随机数序列？

Random 类是基于特定的算法和种子值来生成随机数的。当使用相同的种子值时，算法的初始状态相同，因此会生成相同的随机数序列。

如何生成不同的随机数序列？

可以使用当前时间作为种子值，例如 new Random(System.currentTimeMillis())，这样每次运行程序时都会得到不同的随机数序列。

是否可以预测 Random 生成的随机数？

由于 Random 是伪随机数生成器，理论上如果知道种子值和算法，就可以预测后续的随机数。因此，在安全敏感的场景中，应使用 SecureRandom 类。