Math, Random 클래스

Math 클래스

Math는 수 많은 수학 문제를 해결해주는 클래스입니다.
너무 많은 기능을 제공하기 때문에 대략 이런 것이 있구나 하는 정도면 충분합니다.
실제 필요할 때 검색하거나 API 문서를 찾아봅시다.

1. 기본 연산 메서드

abs(x) : 절대값
max(a, b) : 최대값
min(a, b) : 최소값

2. 지수 및 로그 연산 메서드

exp(x) : e^x 계산
log(x) : 자연 로그
log10(x) : 로그 10
pow(a, b) : a의 b 제곱

3. 반올림 및 정밀도 메서드

ceil(x) : 올림
floor(x) : 내림
rint(x) : 가장 가까운 정수로 반올림
round(x) : 반올림

4. 삼각 함수 메서드

sin(x) : 사인
cos(x) : 코사인
tan(x) : 탄젠트

5. 기타 유용한 메서드

sqrt(x) : 제곱근
cbrt(x) : 세제곱근
random() : 0.0과 1.0 사이의 무작위 값 생성

Math에서 자주 사용하는 기능들을 예제로 만들어서 실행해봅시다.

package lang.math;

public class MathMain {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("max(10, 20): " + Math.max(10, 20)); // 최대값
    System.out.println("min(10, 20): " + Math.min(10, 20)); // 최소값
    System.out.println("abs(-10): " + Math.abs(-10)); // 절대값

    // 반올림 및 정밀도 메서드
    System.out.println("ceil(2.1): " + Math.ceil(2.1)); // 올림
    System.out.println("floor(2.1): " + Math.floor(2.1)); // 내림
    System.out.println("round(2.5): " + Math.round(2.5)); // 반올림

    // 기타 유용한 메서드
    System.out.println("sqrt(4): " + Math.sqrt(4)); // 제곱근
    System.out.println("random(): " + Math.random()); // 0.0 ~ 1.0 사이의 double 값을 반환
  }
}

실행 결과

max(10, 20): 20
min(10, 20): 10
abs(-10): 10
ceil(2.1): 3.0
floor(2.1): 2.0
round(2.5): 3
sqrt(4): 2.0
random(): 0.45992290098234856

참고 : 아주 정밀한 숫자와 반올림 계산이 필요하다면 BigDecimal을 검색해봅시다.

Random 클래스

랜덤의 경우 Math.random()을 사용해도 되지만 Random 클래스를 사용하면 더욱 다양한 랜덤값을 구할 수 있습니다.
참고로 Math.random()도 내부에서는 Random 클래스를 사용합니다.

참고로 Random 클래스는 java.util 패키지 소속입니다.

package lang.math;

import java.util.Random;

public class RandomMain {

  public static void main(String[] args) {
    Random random = new Random();

    int randomInt = random.nextInt();
    System.out.println("randomIntL " + randomInt);

    double randomDouble = random.nextDouble(); // 0.0d ~ 1.0d 사이값이 출력됨
    System.out.println("randomDouble: " + randomDouble);

    boolean randomBoolean = random.nextBoolean();
    System.out.println("randomBoolean: " + randomBoolean);

    // 범위 조회
    int randomRange1 = random.nextInt(10); // 0 ~ 9까지 출력
    System.out.println("0 ~ 9: " + randomRange1);

    int randomRange2 = random.nextInt(10) + 1; // 1 ~ 10까지 출력
    System.out.println("1 ~ 10: " + randomRange2);
  }
}

실행 결과
실행 결과는 항상 다르다.

randomIntL -1662566800
randomDouble: 0.14362030528813963
randomBoolean: false
0 ~ 9: 4
1 ~ 10: 10

random.nextInt(): 랜덤 int 값을 반환합니다.
nextDouble() : 0.0d ~ 1.0d 사이의 랜덤 double 값을 반환합니다.
nextBoolean() : 랜덤 boolean 값을 반환합니다.
nextInt(int bound): 0 ~ bound 미만의 숫자를 랜덤으로 반환합니다. 예를 들어서 3을 입력하면 0, 1, 2를 반환합니다.

1부터 특정 숫자의 int 범위를 구하는 경우 nextInt(int bound)의 결과에 +1을 하면 됩니다.

씨드 - Seed

랜덤은 내부에서 씨드(Seed) 값을 사용해서 랜덤 값을 구합니다.
그런데 이 씨드 값이 같으면 항상 같은 결과가 출력됩니다.

// Random random = new Random();
Random random = new Random(1); // seed가 같으면 Random의 결과가 같다.

실행 결과
Seed가 같으면 실행 결과는 반복 실행해도 같습니다.

randomIntL -1155869325
randomDouble: 0.10047321632624884
randomBoolean: false
0 ~ 9: 4
1 ~ 10: 5

new Random(): 생성자를 비워두면 내부에서 System.nanoTime()에 여러가지 복잡한 알고리즘을 섞어서 씨드값을 생성합니다.
- 따라서 반복 실행해도 결과가 항상 달라집니다.
new Random(int seed): 생성자에 씨드 값을 직접 전달할 수 있습니다. 씨드 값이 같으면 여러번 반복 실행해도 실행 결과가 같습니다.
- 이렇게 씨드 값을 직접 사용하면 결과 값이 항상 같기 때문에 결과가 달라지는 랜덤 값을 구할 수 없습니다.
- 하지만 결과가 고정되기 때문에 테스트 코드 같은 곳에서 같은 결과를 검증할 수 있습니다.
  - 참고로 마인크래프트 같은 게임은 게임을 시작할 때 지형을 랜덤으로 생성하는데, 같은 씨드값을 설정하면 같은 지형을 생성할 수 있습니다.

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