如何在Java中生成特定范围内的随机BigInteger值？

在 Java 中生成特定范围内的随机 BigInteger 值

在 Java 编程中，生成规定范围内的随机 BigInteger 值需要仔细考虑，以确保均匀分布和计算效率。人们最初可能会将 nextDouble 的结果乘以上限，但是当处理超出双精度限制 (2⁵³) 的值时，这种方法会出现问题。

要解决这个问题对于这个问题，BigInteger 类提供了一个合适的构造函数：

public BigInteger(int numBits, Random rnd)

这个构造函数生成一个 0 到 (2^numBits - 1) 范围内的随机 BigInteger，确保均匀分布。然而，挑战仍然在于获取所需范围（0 到 n）内的值，其中 n 不一定是 2 的幂。

解决方案：

一种有效的方法解决方案是使用循环：

<code class="java">BigInteger randomNumber;
do {
    randomNumber = new BigInteger(upperLimit.bitLength(), randomSource);
} while (randomNumber.compareTo(upperLimit) >= 0);</code>

平均而言，该循环将执行少于两次，确保均匀分布。

针对昂贵的 RNG 的优化：

如果选择的 RNG 计算量较大，则可以限制迭代次数：

<code class="java">int nlen = upperLimit.bitLength();
BigInteger nm1 = upperLimit.subtract(BigInteger.ONE);
BigInteger randomNumber, temp;
do {
    temp = new BigInteger(nlen + 100, randomSource);
    randomNumber = temp.mod(upperLimit);
} while (s.subtract(randomNumber).add(nm1).bitLength() >= nlen + 100);</code>

此版本显着降低了循环遍历多次的可能性（小于二分之一¹⁰⁰）。然而，mod() 操作的计算成本很高，因此这种优化只有在 RNG 实例特别慢的情况下才有用。

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