Java 如何从一个 List 中随机获得元素

1年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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概述

从一个 List 中随机获得一个元素是有关 List 的一个基本操作，但是这个操作又没有非常明显的实现。

本页面主要向你展示如何有效的从 List 中获得一个随机的元素和可以使用的一些方法。

选择一个随机的元素

为了从一个 List 中随机获得一个元素，你可以随机从 List 中获得一个索引的下标。

然后你可以使用这个随机的下标使用方法 List.get() 来随机获得元素。

使用这个方法的要点就是，随机生成的下标不要超过 List’s 的大小，否则你将会遇到溢出的异常。

单一随机元素

为了获得随机下标，你可以使用 Random.nextInt(int bound) 方法。

考察下面的代码：

public void givenList_shouldReturnARandomElement() {
    List<Integer> givenList = Arrays.asList(1, 2, 3);
    Random rand = new Random();
    int randomElement = givenList.get(rand.nextInt(givenList.size()));
}

如果你不想使用 Random 类，你可以使用 Math.random() 这个静态方法，然后将生成的随机数乘以 List 的大小。（Math.random()）将会生成 Double 的随机变量。

这个随机变量的区间在 0 和 1 之间，这个变量包含 0，但是不包含 1。

Java 如何从一个 List 中随机获得元素

在完成上面的转换后，不要忘记需要将获得的下标转换为 int 类型。

在多线程环境中选择随机下标

在多线程环境中，如何使用单一的 Random 类实例，将会导致可能在这个实例中每一线程都访问到相同的结果。

我们可以使用 ThreadLocalRandom 类来为每一线程创建一个新的实例。

如下面的代码能够保证在多线程中不出现相同的随机下标。

int randomElementIndex
  = ThreadLocalRandom.current().nextInt(listSize) % givenList.size();

可以重复选择元素

有时候，你可能希望从 List 中选择一些元素，但是这些选择的元素是可以重复的。

需要的操作也非常简单，需要多少就选多少，使用一个循环来做就可以了。

如下面的代码，直接使用循环。

public void givenList_whenNumberElementsChosen_shouldReturnRandomElementsRepeat() {
    Random rand = new Random();
    List<String> givenList = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

    int numberOfElements = 2;

    for (int i = 0; i < numberOfElements; i++) {
        int randomIndex = rand.nextInt(givenList.size());
        String randomElement = givenList.get(randomIndex);
    }
}

选择不重复的元素

如果你希望你选择的元素是不重复的话，你可以在选择后将选择后的元素从 List 中移除。

需要注意的是担心下标的溢出。

例如你的 List 长度是 10，但是你希望从这 List 中选择 11 个不重复的元素，这是没有办法做到的。

通常会抛出异常。

public void givenList_whenNumberElementsChosen_shouldReturnRandomElementsNoRepeat() {
    Random rand = new Random();
    List<String> givenList = Lists.newArrayList("one", "two", "three", "four");

    int numberOfElements = 2;

    for (int i = 0; i < numberOfElements; i++) {
        int randomIndex = rand.nextInt(givenList.size());
        String randomElement = givenList.get(randomIndex);
        givenList.remove(randomIndex);
    }
}

选择一个随机序列

这个方法的主要目的是将给出的 List 进行打乱，并且获得一个相同的随机序列。

当然你也可以使用循环来做，如果你使用 Collections 工具类能够更好的帮助你完成这个目标：

public void givenList_whenSeriesLengthChosen_shouldReturnRandomSeries() {
    List<Integer> givenList = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
    Collections.shuffle(givenList);

    int randomSeriesLength = 3;

    List<Integer> randomSeries = givenList.subList(0, randomSeriesLength);
}