Lernpfad:Würfelspiel in Java/Zufallszahlen generieren

Zufallszahlen generieren

Obwohl wir in unserem Leben vom Zufall umgeben sind, ist das Erzeugen von Zufallszahlen in technischen Systemen nicht einfach. Tatsächlich gibt es so etwas wie einen echten Zufallsgenerator nicht, sondern immer nur sogenannte Pseudozufallszahlengeneratoren. Pseudozufall bedeutet, dass die erzeugten Zahlen zufällig wirken, aber in Wirklichkeit aufgrund mathematischer Verfahren erzeugt werden.

Java bietet verschiedene Methoden, Zufallszahlen zu erzeugen. Diese basieren auf der Methode Math.random(), die eine Pseudozufallszahl zwischen 0 (inklusive) und 1 (exklusive) erzeugt. Diese Fließkommazahlen können dann durch Rechenoperationen in den gewünschten Zahlenbereich transformiert werden.

Um einen Würfel zu simulieren, kann man die von Math.random() generierten Werte zum Beispiel durch (int) (Math.random()*6+1) in eine Ganzzahl zwischen 1 (inklusive) und 6 (inklusive) transformieren. Die Grafik veranschaulicht, wie die einzelnen Rechnungen den Zahlenbereich Schritt für Schritt transformieren.

Im letzten Schritt wird eine explizite Typumwandlung vorgenommen: eine erzwungene Konvertierung von einem Datentyp (double) in einen anderen (int). In diesem Fall bedeutet das, dass Java einfach die Nachkommastellen des double-Wertes "abschneidet" (es wird also nicht gerundet). Aus 4.866 wird 4.

Weitere Informationen zu Zufallszahlen (speziell in Java):

Die Klasse Random

Zur einfachen Generierung von Zufallszahlen stellt Java die Hilfsklasse java.util.Random zur Verfügung. Die enthält eine Reihe von Methoden, die unter anderem zufällige Ganzzahlen erzeugen.

Weitere Details können in der Java API Dokumentation der Klasse Random und im Kapitel "Zufallszahlen erzeugen" in Java ist auch eine Insel nachgelesen werden. Das Beispiel unten zeigt die Verwendung der Klasse in einer einfachen Würfel-Klasse.

Eine einfache Würfel-Klasse

import java.util.Random;

public class Wuerfel {
 private Random zufall;

 public Wuerfel() {
  // Neues Objekt der Klasse "Random" erstellen
  zufall = new Random();
 }

 /**
  * "Wirft" den Würfel, indem eine Zufallszahl zwischen 1 
  * und 6 (einschließlich) generiert wird.
  * @return Eine Ganzzahl von 1 bis 6
  */
 public int werfen() {
  // nextInt(int) generiert eine Zufallszahl n mit 0 <= n < 6
  return zufall.nextInt(6)+1;
 }
}