Aritalab:Lecture/Programming/Java/Random

乱数の作成

Java プログラムで乱数を発生させるには Random クラスを使います。以下のプログラムは 50 ステップのランダムウォークを 1000 回繰り返し、結果を 5 行ずつまとめて積算して表示します。

import java.util.Random;

public class RandomWalk
  {
    int max = 100; // 試行回数
    int[] result = new int[max];// 結果を格納する配列
    Random rand = new Random();

    void binomial(double p)
      { // 二項分布を作る関数
        for (int k = 0; k < max * 10; k++)
          { // 施行を max * 10 回繰り返す
            int n = 0;
            // 確率 p で　+1, (1-p)で -1 を max/2 ステップ
            for (int i = 0; i < max / 2; i++)
              if (rand.nextDouble() > p)
                ++n;
              else
                --n;
            // ウォーク後の位置を記録
            result[n + max / 2 - 1]++;
          }
      }

乱数発生用に　Random クラスを使っています。 Random クラスは以下のメソッドを備えます。

• nextInt() ランダムな整数を生成
• nextInt(int n) 0 から n までのランダムな整数を生成
• nextDouble(), nextFloat() 0 から 1 の間でランダムな実数を生成
• nextGaussian() 平均 1, 分散 1 の正規分布に従う乱数を生成

最初に

Random rand = new Random();

としてRandom クラスの実体を一つ作成し、rand に対して上記のメソッドを繰り返し適用して乱数を発生させます。上のプログラムで引数として与えている 0.5 を 0.8 などにすると、分布が偏ることが観測できます。 ウォークの最終位置は、 result 配列に記録されています。

    String makeString(char c, int length)
      { // 文字 c を繰り返して長さ length の文字列を作成
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < length; i++)
          sb.append(c);
        return sb.toString();
      }

    void print()
      { // プリントアウト
        int line = 20; // 全体を20行で表示
        for (int i = 0; i < line; i++)
          {
            int sum = 0;
            for (int j = (i * max) / line; j < ((i + 1) * max)
                / line; j++)
              sum += result[j];
            if (sum / 10 == 0)
              continue;
            String s = makeString('*', sum / 10);
            int pos = i - (line/2);
            System.out.println(pos + ":" + s);
          }
      }

結果を表示する際、result 配列の中身全てを出力すると多すぎるので全体を20行にするよう積算します。max=100行あるresult配列を、20行にするため、(max/line) = 5 行ずつ積算します。 表示のとき、値が 10 以下だったらスキップし、 そうでない場合は　10 毎に一つアスタリスク * を表示します。

    static public void main(String[] args)
      {
        RandomWalk rw = new RandomWalk();
        rw.binomial(0.5);
        rw.print();
      }
  }