Java 中是否有办法按照固定均值和标准差生成随机数？

Question

问题

我知道如何生成具有固定均值和标准偏差的随机数。

我还希望将这些值限制在一个范围内（我知道这意味着结果将不是真正的高斯分布，而是一个剪裁的高斯分布）

语境

我试图回答的更广泛的问题是

假设你有一个黑盒子，每 10 秒发出一只猴子，猴子的高度在 24 到 36 英寸之间。 半小时内产生的猴子身高服从正态分布，平均为 30.5 英寸，标准差为 2.5。 虽然房间里有另一个盒子，如果猴子的高度低于 28 英寸，它会导致它消失，这种情况每 20 秒发生一次。 编写一个程序，计算 n 天后房间里剩下的猴子数量（n 是用户输入）。 为了逻辑起见，假设房间足够大，可以容纳无限数量的猴子并且它们有食物。

Answer 1

nextGaussian() 方法返回均值为 0、标准差为 1 的随机数。

这意味着 nextGaussian() 返回的数字将倾向于在 0 附近“聚集”，并且（大约）70% 的值将介于 -1 和 1 之间。根据 nextGaussian() 返回的值，您可以缩放和移动他们得到其他正态分布：

• 要更改分布的 maen（平均值），请添加所需的值；

• 要更改标准偏差，请乘以该值。

示例：生成平均值为 500 且标准差为 100 的值：

double val = r.nextGaussian() * 100 + 500;

生成平均值为 30.5 且标准差为 2.5 的值：

double val = r.nextGaussian() * 2.5 + 30.5;

这 70% 的值将在 28 到 33 之间。由于 99.7% 的值位于 3-sigma 范围内，猴子的身高在 24 到 36 之间。

Answer 2

正如VGR 在他们的评论中提到的，您可以使用Random.nextGaussian()生成一个高斯分布的随机数，平均值为零，标准偏差为 1。您可以通过添加该值来影响平均值，并通过相乘来影响标准偏差。 因此，您可以一起使用您的嘲笑属性生成随机数。 你会想要

desiredMean + desiredStandardDeviation * Random.nextGaussian()

您已经声明了一个附加要求，即值必须在一个范围内，您可以通过重新滚动一个新值来轻松实现这一点，直到您在该范围内获得一个。

Answer 3

从 JDK 17 开始，Random 和 SecureRandom 实现了接口 RandomGenerator，它有一个新方法nextGaussian(double mean, double stddev)

OpenJDK 实现与之前的答案相同：

        default double nextGaussian(double mean, double stddev) {
           if (stddev < 0.0) throw new IllegalArgumentException("standard deviation must be non-negative");

           return mean + stddev * RandomSupport.computeNextGaussian(this);
    }