ランダムな文字列を使用するこのコードが「hello world」を出力するのはなぜですか？

次のprintステートメントは「hello world」を出力します。誰かこれを説明できますか？

System.out.println(randomString(-229985452) + " " + randomString(-147909649));

そしてrandomString()、このようになります：

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();
}

のインスタンスがjava.util.Random特定のシードパラメータ（この場合は-229985452または-147909649）で構築されると、そのシード値から始まる乱数生成アルゴリズムに従います。

Random同じシードで構築されたものはすべて、毎回同じパターンの数字を生成します。

他の回答はその理由を説明していますが、ここではその方法を示します。

のインスタンスが与えられたRandom：

Random r = new Random(-229985452)

r.nextInt(27)生成される最初の6つの数値は次のとおりです。

8
5
12
12
15
0

そして、r.nextInt(27)与えられた最初の6つの数値Random r = new Random(-147909649)は次のとおりです。

23
15
18
12
4
0

次に、それらの数値を文字の整数表現`（96）に追加します。

8  + 96 = 104 --> h
5  + 96 = 101 --> e
12 + 96 = 108 --> l
12 + 96 = 108 --> l
15 + 96 = 111 --> o

23 + 96 = 119 --> w
15 + 96 = 111 --> o
18 + 96 = 114 --> r
12 + 96 = 108 --> l
4  + 96 = 100 --> d

ここでそのままにしておきます。（CPU）時間の余裕がある人は、自由に試してみてください:)また、fork-join-fuを習得してすべてのCPUコアを燃焼させた場合（スレッドだけが退屈だと思いますか？）、共有してください。あなたのコード。よろしくお願いします。

public static void main(String[] args) {
    long time = System.currentTimeMillis();
    generate("stack");
    generate("over");
    generate("flow");
    generate("rulez");

    System.out.println("Took " + (System.currentTimeMillis() - time) + " ms");
}

private static void generate(String goal) {
    long[] seed = generateSeed(goal, Long.MIN_VALUE, Long.MAX_VALUE);
    System.out.println(seed[0]);
    System.out.println(randomString(seed[0], (char) seed[1]));
}

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) {
            int base = input[0] - pool[0];
            for (int i = 1; i < input.length; i++) {
                if (input[i] - pool[i] != base)
                    continue label;
            }
            return new long[]{seed, base};
        }

    }

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

public static String randomString(long i, char base) {
    System.out.println("Using base: '" + base + "'");
    Random ran = new Random(i);
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int n = 0; ; n++) {
        int k = ran.nextInt(27);
        if (k == 0)
            break;

        sb.append((char) (base + k));
    }

    return sb.toString();
}

出力：

-9223372036808280701
Using base: 'Z'
stack
-9223372036853943469
Using base: 'b'
over
-9223372036852834412
Using base: 'e'
flow
-9223372036838149518
Using base: 'd'
rulez
Took 7087 ms

ここの誰もがコードがどのように機能するかを説明し、独自の例を構築する方法を示すのに優れた仕事をしましたが、ここでは、ブルートフォース検索が最終的に見つけるソリューションが存在することを合理的に期待できる理由を示す情報理論的回答を示します。

26種類の小文字がアルファベットを形成しますΣ。さまざまな長さの単語を生成できるようにするために、終端記号をさらに追加⊥して、拡張アルファベットを生成しますΣ' := Σ ∪ {⊥}。

をαシンボルとし、Xを一様分布のランダム変数としΣ'ます。そのシンボルP(X = α)とその情報コンテンツを取得する確率はI(α)、次の式で与えられます。

P（X =α）= 1 / |Σ '| = 1/27

I（α）=-log₂[P（X =α）] =-log₂（1/27）=log₂（27）

言葉ω ∈ Σ*とそれに⊥-対応するものω' := ω · ⊥ ∈ (Σ')*については、

I（ω）：= I（ω '）= |ω' | *log₂（27）=（|ω| + 1）*log₂（27）

Pseudorandom Number Generator（PRNG）は32ビットのシードで初期化されるので、長さのほとんどの単語は

λ= floor [32 /log₂（27）]-1 = 5

少なくとも1つのシードによって生成されます。6文字の単語を検索したとしても、約41.06％の確率で成功します。汚すぎる格好はやめて。

7文字については、1.52％近くを調べていますが、試してみる前にそのことに気づきませんでした。

#include <iostream>
#include <random>

int main()
{
    std::mt19937 rng(631647094);
    std::uniform_int_distribution<char> dist('a', 'z' + 1);

    char alpha;
    while ((alpha = dist(rng)) != 'z' + 1)
    {
        std::cout << alpha;
    }
}

出力を参照してください：http : //ideone.com/JRGb3l

私はこれらの種を見つけるための簡単なプログラムを書きました：

import java.lang.*;
import java.util.*;
import java.io.*;

public class RandomWords {
    public static void main (String[] args) {
        Set<String> wordSet = new HashSet<String>();
        String fileName = (args.length > 0 ? args[0] : "/usr/share/dict/words");
        readWordMap(wordSet, fileName);
        System.err.println(wordSet.size() + " words read.");
        findRandomWords(wordSet);
    }

    private static void readWordMap (Set<String> wordSet, String fileName) {
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                line = line.trim().toLowerCase();
                if (isLowerAlpha(line)) wordSet.add(line);
            }
        }
        catch (IOException e) {
            System.err.println("Error reading from " + fileName + ": " + e);
        }
    }

    private static boolean isLowerAlpha (String word) {
        char[] c = word.toCharArray();
        for (int i = 0; i < c.length; i++) {
            if (c[i] < 'a' || c[i] > 'z') return false;
        }
        return true;
    }

    private static void findRandomWords (Set<String> wordSet) {
        char[] c = new char[256];
        Random r = new Random();
        for (long seed0 = 0; seed0 >= 0; seed0++) {
            for (int sign = -1; sign <= 1; sign += 2) {
                long seed = seed0 * sign;
                r.setSeed(seed);
                int i;
                for (i = 0; i < c.length; i++) {
                    int n = r.nextInt(27);
                    if (n == 0) break;
                    c[i] = (char)((int)'a' + n - 1);
                }
                String s = new String(c, 0, i);
                if (wordSet.contains(s)) {
                    System.out.println(s + ": " + seed);
                    wordSet.remove(s);
                }
            }
        }
    }
}

私は今それをバックグラウンドで実行していますが、古典的なパングラムに十分な単語がすでに見つかりました：

import java.lang.*;
import java.util.*;

public class RandomWordsTest {
    public static void main (String[] args) {
        long[] a = {-73, -157512326, -112386651, 71425, -104434815,
                    -128911, -88019, -7691161, 1115727};
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            Random r = new Random(a[i]);
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            int n;
            while ((n = r.nextInt(27)) > 0) sb.append((char)('`' + n));
            System.out.println(sb);
        }
    }
}

（ideoneのデモ。）

Ps。 -727295876, -128911, -1611659, -235516779。

私はこれに興味をそそられました。このランダムワードジェネレーターを辞書の単語リストで実行しました。範囲：Integer.MIN_VALUEからInteger.MAX_VALUE

15131ヒットしました。

int[] arrInt = {-2146926310, -1885533740, -274140519, 
                -2145247212, -1845077092, -2143584283,
                -2147483454, -2138225126, -2147375969};

for(int seed : arrInt){
    System.out.print(randomString(seed) + " ");
}

プリント

the quick browny fox jumps over a lazy dog 

ほとんどの乱数ジェネレータは、実際には「疑似乱数」です。それらは線形合同生成器、またはLCG（http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator）です。

LCGは、固定されたシードが与えられれば、かなり予測可能です。基本的に、最初の文字を与えるシードを使用し、次にターゲット文字列の次の文字に到達するまで次のint（char）を生成し続けるアプリを記述し、LCGを呼び出す必要があった回数を書き留めます。すべての文字を生成するまで続けます。

マルチスレッドはJavaで非常に簡単なので、利用可能なすべてのコアを使用してシードを検索するバリアントを次に示します。http：//ideone.com/ROhmTA

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;

public class SeedFinder {

  static class SearchTask implements Callable<Long> {

    private final char[] goal;
    private final long start, step;

    public SearchTask(final String goal, final long offset, final long step) {
      final char[] goalAsArray = goal.toCharArray();
      this.goal = new char[goalAsArray.length + 1];
      System.arraycopy(goalAsArray, 0, this.goal, 0, goalAsArray.length);
      this.start = Long.MIN_VALUE + offset;
      this.step = step;
    }

    @Override
    public Long call() throws Exception {
      final long LIMIT = Long.MAX_VALUE - this.step;
      final Random random = new Random();
      int position, rnd;
      long seed = this.start;

      while ((Thread.interrupted() == false) && (seed < LIMIT)) {
        random.setSeed(seed);
        position = 0;
        rnd = random.nextInt(27);
        while (((rnd == 0) && (this.goal[position] == 0))
                || ((char) ('`' + rnd) == this.goal[position])) {
          ++position;
          if (position == this.goal.length) {
            return seed;
          }
          rnd = random.nextInt(27);
        }
        seed += this.step;
      }

      throw new Exception("No match found");
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    final String GOAL = "hello".toLowerCase();
    final int NUM_CORES = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    final ArrayList<SearchTask> tasks = new ArrayList<>(NUM_CORES);
    for (int i = 0; i < NUM_CORES; ++i) {
      tasks.add(new SearchTask(GOAL, i, NUM_CORES));
    }

    final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NUM_CORES, new ThreadFactory() {

      @Override
      public Thread newThread(Runnable r) {
        final Thread result = new Thread(r);
        result.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); // make sure we do not block more important tasks
        result.setDaemon(false);
        return result;
      }
    });
    try {
      final Long result = executor.invokeAny(tasks);
      System.out.println("Seed for \"" + GOAL + "\" found: " + result);
    } catch (Exception ex) {
      System.err.println("Calculation failed: " + ex);
    } finally {
      executor.shutdownNow();
    }
  }
}

ランダムは常に同じシーケンスを返します。配列の入れ替えやその他の操作に順列として使用されます。

異なるシーケンスを取得するには、「シード」と呼ばれるある位置でシーケンスを初期化する必要があります。

randomStingは、「ランダム」シーケンスのi位置（シード= -229985452）の乱数を取得します。次に、シード位置の後のシーケンスの次の27文字のASCIIコードを使用して、この値が0になるまでこれを返します。これにより、「hello」が返されます。同じ操作が "world"に対しても行われます。

他の単語ではコードが機能しなかったと思います。ランダムなシーケンスをよく知っているプログラムを作った人。

これは非常に優れたオタクコードです。

プリンシパルは、同じシードで構築されたランダムクラスであり、毎回同じパターンの数値を生成します。

由来デニスTulskiyの答えは、この方法では、シードを生成します。

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 :/");
}

Java docsから、これはRandomクラスのシード値を指定するときの意図的な機能です。

Randomの2つのインスタンスが同じシードで作成され、それぞれに対して同じメソッド呼び出しのシーケンスが行われる場合、それらは同じ数のシーケンスを生成して返します。このプロパティを保証するために、特定のアルゴリズムがRandomクラスに指定されています。Javaコードの絶対的な移植性のために、Java実装はRandomクラスに対してここに示すすべてのアルゴリズムを使用する必要があります。

http://docs.oracle.com/javase/1.4.2/docs/api/java/util/Random.html

奇妙なことに、予測可能な「ランダムな」数を持つことには暗黙のセキュリティ問題があると思うでしょう。

「種」についてです。同じ種子でも同じ結果になります。

以下は、Denis Tulskiyの回答のマイナーな改善です。時間を半分に短縮

public static long[] generateSeed(String goal, long start, long finish) {
    char[] input = goal.toCharArray();

    int[] dif = new int[input.length - 1];
    for (int i = 1; i < input.length; i++) {
        dif[i - 1] = input[i] - input[i - 1];
    }

    mainLoop:
    for (long seed = start; seed < finish; seed++) {
        Random random = new Random(seed);
        int lastChar = random.nextInt(27);
        int base = input[0] - lastChar;
        for (int d : dif) {
            int nextChar = random.nextInt(27);
            if (nextChar - lastChar != d) {
                continue mainLoop;
            }
            lastChar = nextChar;
        }
        if(random.nextInt(27) == 0){
            return new long[]{seed, base};
        }
    }

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

それはすべて入力シードに関するものです。同じ種はいつも同じ結果を与えます。プログラムを何度も再実行しても、同じ出力になります。

public static void main(String[] args) {

    randomString(-229985452);
    System.out.println("------------");
    randomString(-229985452);

}

private static void randomString(int i) {
    Random ran = new Random(i);
    System.out.println(ran.nextInt());
    System.out.println(ran.nextInt());
    System.out.println(ran.nextInt());
    System.out.println(ran.nextInt());
    System.out.println(ran.nextInt());

}

出力

-755142161
-1073255141
-369383326
1592674620
-1524828502
------------
-755142161
-1073255141
-369383326
1592674620
-1524828502