重複しない乱数の生成

Question

重複しない5桁の乱数の生成で、とあるコーディングを見つけたのですが、
どのような仕組みになっているのかの詳細が知りたいです。
長いため、乱数のメソッドのみ表示します。

public static String randomNum() {
		int[] numArray = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

		for (int i = 0; i < 6; i++) {
			int a = (int) (Math.random() * 10);
			int b = (int) (Math.random() * 10);

			int temp = numArray[a];
			numArray[a] = numArray[b];
			numArray[b] = temp;
		}

		StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(5); 

		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			stringBuffer.append(String.valueOf(numArray[i]));
		}
		return stringBuffer.toString();

numArrayという配列を作成し、aとbでランダムな数字を2つ作成してその後どのようにして5桁の数字を導き出しているのかよくわかりませんでした。。
なぜnumArray[a] = numArray[b];という風に配列を入れ替える必要があるのでしょうか？

for (int i = 0; i < 6; i++) {
			int a = (int) (Math.random() * 10);
			int b = (int) (Math.random() * 10);

なぜここは6回繰り返す必要があるのでしょうか？
メカニズムについてかみ砕いて教えていただけるととても助かります。

Answer 1

「ランダムに2箇所選んで、それを交換する」ということを5回繰り返しています。

ただし、この方法では乱数の消費が多く、かつ厳密に均等にならないので、あまりおすすめはできません。「配列をランダムに並べ替える」のにはFisher-Yates法という定番の手法があるので、それを使いましょう。

10個全部並べ替えてしまう無駄があっても気にしないのなら、Java標準であるCollections.shuffleを使えば自前実装は不要です。

Javaでの実装例と説明

Comments

[mayon]

迅速な回答ありがとうございます。
確かに、実際使うとしたらshuffleの方が効率が良いですね！
しかし、このコーディングも1つのパターンとして理解しておきたいと思っております。
「ランダムに2箇所選んで、それを交換する」の解釈についてですが、
めっきり初心者なため、もう少しかみ砕いてご教授いただければ幸いです。
int[] numArray = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

for (int i = 0; i < 6; i++) {
int a = (int) (Math.random() * 10); //↑の配列からランダムに選ぶを6回繰り返し
int b = (int) (Math.random() * 10); //↑の配列からランダムに選ぶ6回繰り返し

int temp = numArray[a]; //aとbの交換作業
numArray[a] = numArray[b];
numArray[b] = temp;
}

StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(5); // 5桁に格納していく

for (int i = 0; i < 5; i++) {
stringBuffer.append(String.valueOf(numArray[i]));
// ここでは何をしているのでしょうか？
}

Answer 2

メソッド内で二つの処理がなされているために混乱しているようです。
それぞれ分割して考えると良いでしょう。

シャッフルしている部分について

既にmaisumakunさんが回答されている通りです。
ピンと来ないのなら、可視化してみると良いでしょう。

public static String randomNum() {
    int[] numArray = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

    // なんとなく6回繰り返すよ。回数は適当だよ。
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        // 0~9の値をランダムに決めるよ。
        int a = (int) (Math.random() * 10);
        int b = (int) (Math.random() * 10);

        // 入れ替えるよ。いわゆる『スワップ』だよ。　
        int temp = numArray[a];
        numArray[a] = numArray[b];
        numArray[b] = temp;
    }

その後の処理について

戻り値をString型にするために、int[]からStringへの置換を試みています。
その際、StringBufferを噛ませることで、処理の効率化を図っています。

    // 長さ5のインスタンスを作るよ。
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(5); 

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 一個ずつ加えて(append)いくよ。
        stringBuffer.append(
            // numArray[i]をString型に変更するよ。 ex) 1 -> "1"
            String.valueOf(numArray[i])
        );
    }
    return stringBuffer.toString();
}

なお、次のように書いても動作は同じですが、処理効率が悪いので避けた方がよいです。
しかしこれならなんとなく意味がわかるのではないでしょうか？

    String ret = "";
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        ret = ret + String.valueOf(numArray[i]);
    }
    return ret;
}

Comments

[mayon]

とても混乱していたようです。すごく分かりやすかったです。ありがとうございました！