자바 알파벳 랜덤 - jaba alpabes laendeom

이 페이지는 문자, 숫자 등으로 이루어진 랜덤 문자열을 생성하는 방법을 설명하고 있다.

# 랜덤 숫자(난수) 생성

1. java.lang.Math.random() 함수
Math.random() 메서드는 0.0 과 1.0 사이의 double 값을 생성하기 때문에, 정수를 얻고 싶다면 반드시 int형으로 캐스팅시켜야한다.

import java.lang.Math;

double d = Math.random()*10;
System.out.println("double: " + d); // double: 7.241387938681597

int i = (int)(Math.random()*10);
System.out.println("int: " +i); // int: 3

2. import java.util.Random 클래스

import java.util.Random;

Random rand = new Random();

int i = rand.nextInt(10); // 0~9까지의 정수
System.out.println("int: " + i); // int: 2

float f = rand.nextFloat(); // 0.0f 에서 1.0f 까지의 실수
System.out.println("float: " + f); //float: 0.23841155

boolean b = rand.nextBoolean(); // true(참), false(거짓)
System.out.println("boolean: " + b); // boolean: false

# 랜덤 알파벳 문자 (A-Z, a-z) 생성

1. hard coding(bad example)

import java.util.Random;

Random rand = new Random();

String abc1 = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
char uc = abc1.charAt(rand.nextInt(abc1.length())); // 랜덤 대문자
System.out.println(uc); // Y

String abc2 = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
char lc = abc2.charAt(rand.nextInt(abc2.length())); // 랜덤 소문자
System.out.println(lc); // t

알파벳은 영대문자, 영소문자 각각 26개로 확실히 정의되어 있기 때문에 하드코딩으로 작업해도 무리없이 작성할 수는 있다.
하지만, 좋은 코드가 아니기 때문에 다른 함수나 클래스를 이용하려한다.

코딩에 앞서 아래 두 개의 예시에서 사용되는 기본적인 지식이 필요하다.
아스키코드에서 영대문자는 65-90, 영소문자는 97-122이다.
26까지의 난수를 구한 후 65를 더한 후 대문자를, 97을 더하면 소문자를 얻을 수 있다.
또한, int 타입의 숫자를 char 타입으로 변환하면 ASCII 코드 문자를 얻을 수 있다.

2.java.lang.Math.random() 함수

import java.lang.Math;

char uc = (char)((int)(Math.random()*26+65)); // 랜덤 대문자
System.out.println(uc); // E

char lc = (char)((int)(Math.random()*26+97)); // 랜덤 소문자
System.out.println(lc); // k

3.import java.util.Random 클래스

Random rand = new Random();

char uc = (char)(rand.nextInt(26) + 'A' ); // 랜덤한 대문자
System.out.println(uc); // H

char lc = (char)(rand.nextInt(26) + 'a'); // 랜덤한 소문자
System.out.println(lc); // f

이 코드를 사용할 때 주의해야 할 사항은 char 타입으로 처리가 되기 때문에, A와 a는 작은 따옴표로 감싸줘야한다.

큰 따옴표("")는 문자열 String, 작은 따옴표('')는 문자 char 타입이기 때문에 아래 에러를 리턴할 수도 있다.

error: incompatible types: String cannot be converted to char

참고로, char타입의 문자를 string으로 변환하고 싶을때는 String.valueOf(char) 또는 Character.toString(char)를 사용할 수 있다. 

char c = 'a';

String s = Character.toString(c);
System.out.println(s.getClass().getName()); // java.lang.String

String ss = String.valueOf(c);
System.out.println(ss.getClass().getName()); // java.lang.String

# 영문, 숫자 혼합 랜덤 문자열 생성 예제 (10자리)

import java.util.Random;

Random rand = new Random();
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for(int i = 0; i < 10; i ++) {
	int index = rand.nextInt(3);
	switch(index) {
		case 0:
			sb.append((char)(rand.nextInt(26) + 97));
			break;
		case 1:
			sb.append((char)(rand.nextInt(26) + 65));
			break;
		case 2:
			sb.append(rand.nextInt(10));
			break;
	}
}
System.out.println(sb); // X36Kq06S0G

for문을 이용하여 10자리를 생성한다.

10번을 도는동안 rand.nextInt(3)을 이용해 0, 1, 2 랜덤한 숫자를 출력하고 그에 맞게 대문자, 소문자, 숫자를 차례로 랜덤하게 추가한다.

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예를 들어 카카오톡 같은 대화방을 생성할 때에 순차 생성하는 것이 아니라 랜덤 문자열을 생성하고 거기에 timestamp 를 붙인다던지 하여 이론적으로 완벽하게 유니크한 문자열을 생성해 낸다거나, 혹은 무작위로 만들어진 값을 이용하여 어떤 ID로 만든다거나 하는 등으로 필요한 기능일 경우가 있습니다.

여기선 몇 가지 랜덤 문자열 생성 방법을 정리하고, 마지막으로는 숫자를 랜덤하게 나누는 것도 정리합니다.

문자열 나누기

Plain Java 이용 - unbounded

아래는 7자리로 이루어진 랜덤 문자열을 생성하는 예제입니다. 문자열은 byte 값에 대응할 수 있으므로, 7개 byte 배열을 우선 생성합니다. 그리고 그 배열을 인자로 받는 nextBytes()함수를 호출하면서 난수를 생성합니다. 그 이후에 String 생성자 중 해당 배열과 encoding에 해당하는 character set을 활용하는 문자열을 생성합니다. 첫 번째 배열 생성시 넣어준 숫자 7 대신 다른 숫자를 입력하여 랜덤 생성된 문자열의 길이를 정의할 수 있습니다.

여기서 ‘unbounded’ 라고 언급한 것은 문자열의 범위를 한정하지 않았기 때문입니다. byte array에 들어있는 byte값은 완벽한 난수 값들로 특정 범위를 생성하지 않아 흔히 말하는 알파벳 등 이외에 너 넓은 범위의 문자열을 생성합니다.

byte[] array = new byte[7]; // length is bounded by 7
new Random().nextBytes(array);
String generatedString = new String(array, Charset.forName("UTF-8"));

System.out.println(generatedString);

결과:

Plain Java 이용 - bounded

이번에는 정해진 범위 내에서 랜덤 문자열을 추출하는 방법을 보겠습니다. 위 방법과 유사하지만 연산하는 과정이 좀 더 있고, 시작과 끝에 해당하는 숫자 값을 알아야 합니다.

아래 예제에서는 문자열 a 부터 z까지의 문자 중에서 랜덤하게 10개를 추출하는 예제입니다. 시작점에서부터 랜덤하게 생성된 float 값을 종료 문자 까지의 범위 내에서 더합니다. 이렇게 되면 시작~종료 범위에 있는 랜덤한 숫자가 추출되고, 이를 char 로 casting하여 StringBuilder 에 append 해 줍니다.

int leftLimit = 97; // letter 'a'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random();
StringBuilder buffer = new StringBuild(targetStringLength);
for (int i = 0; i < targetStringLength; i++) {
    int randomLimitedInt = leftLimit + (int)
            (random.nextFloat() * (rightLimit - leftLimit + 1));
    buffer.append((char) randomLimitedInt);
}
String generatedString = buffer.toString()
System.out.println(generatedString);

결과:

Java 8 을 이용한 알파벳으로 된 랜덤 문자열

Java 8 에서는 Random.ints 라는 함수를 사용할 수 있습니다.

int leftLimit = 97; // letter 'a'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random()
String generatedString = random.ints(leftLimit, rightLimit + 1)
        .limit(targetStringLength)
        .collect(StringBuilder::new, StringBuilder::appendCodePoint, StringBuilder::append)
        .toString()
System.out.println(generatedString);

• ints() : 시작과 끝 범위를 넣어줍니다.

• limit() : 최종 길이를 설정합니다.

• collect() : 결과로 얻어진 것에 대해서 어떻게 처리할지를 정의합니다. 여기서는 StringBuilder를 이용해서 append, 즉 이어붙여 줍니다.

• toString() : 마지막으로는 문자화 해줍니다. (이 toString()함수는 StringBuilder의 것입니다.)

Java 8 을 이용한 숫자 및 알파벳으로 된 랜덤 문자열

위와 동일한 방식이지만, 시작 문자를

int leftLimit = 97; // letter 'a'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random();
StringBuilder buffer = new StringBuild(targetStringLength);
for (int i = 0; i < targetStringLength; i++) {
    int randomLimitedInt = leftLimit + (int)
            (random.nextFloat() * (rightLimit - leftLimit + 1));
    buffer.append((char) randomLimitedInt);
}
String generatedString = buffer.toString()
System.out.println(generatedString);

int leftLimit = 48; // numeral '0'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random();

String generatedString = random.ints(leftLimit,rightLimit + 1)
  .filter(i -> (i <= 57 || i >= 65) && (i <= 90 || i >= 97))
  .limit(targetStringLength)
  .collect(StringBuilder::new, StringBuilder::appendCodePoint, StringBuilder::append)
  .toString();

System.out.println(generatedString);

Apache Commons Lang 을 이용하는 방법

이러한 것들을 조금 편하게 해 놓은 Library가 Apache Commons Lang 에 있습니다. 앞서 설명한 내용들이 거의 대부분 함수로 구현되어 있어 간단히 사용할 수 있습니다.

RandomStringUtils 의 가장 기본적인 사용법입니다. 길이를 얼마나 할 것인지, 문자를 포함할 것인지, 숫자를 포함할 것인지에 대해서 설정하고 rand()함수를 호출하면 그 결과를 반환합니다.

int length = 10;
boolean useLetters = true;
boolean useNumbers = false;
String generatedString = RandomStringUtils.rand(length, useLetters, useNumbers)
System.out.println(generatedString);

그냥 간단히 길이값만 주어도 정상적으로 동작할 수 있도록 아래와 같은 함수도 제공합니다. 여기서 보이는

int leftLimit = 97; // letter 'a'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random();
StringBuilder buffer = new StringBuild(targetStringLength);
for (int i = 0; i < targetStringLength; i++) {
    int randomLimitedInt = leftLimit + (int)
            (random.nextFloat() * (rightLimit - leftLimit + 1));
    buffer.append((char) randomLimitedInt);
}
String generatedString = buffer.toString()
System.out.println(generatedString);

String generatedString = RandomStringUtils.randomAlphabetic(10)
System.out.println(generatedString);

int leftLimit = 97; // letter 'a'
int rightLimit = 122; // letter 'z'
int targetStringLength = 10;
Random random = new Random();
StringBuilder buffer = new StringBuild(targetStringLength);
for (int i = 0; i < targetStringLength; i++) {
    int randomLimitedInt = leftLimit + (int)
            (random.nextFloat() * (rightLimit - leftLimit + 1));
    buffer.append((char) randomLimitedInt);
}
String generatedString = buffer.toString()
System.out.println(generatedString);

String generatedString = RandomStringUtils.randomAlphanumeric(10)
System.out.println(generatedString);

결과:

숫자를 나누기

만약 세 사람이 10개의 사과를 랜덤하게 나눠 갖는다 라고 가정하면 처음엔 조금 막막한 느낌입니다. 위 예제들을 쭉 봐온 것 처럼, 시작과 끝 값을 지정한 뒤, 그 안에서 숫자를 랜덤하게 생성하면 이 문제 역시 간단하게 해결할 수 있습니다.

만약 모수가 정해진 값이 아니어서 백분률 값을 나누어야 한다면 0~100까지의 숫자 중에서 아래 로직을 조금만 수정하면 그 결과를 얻을 수 있습니다.

int[] nums = new int[5];
int total = 100;
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < nums.length-1; i++) {
    nums[i] = rand.nextInt(total);
    total -= nums[i];
}
nums[nums.length-1] = total;
Arrays.sort(nums);

Comment

랜덤하게 문자열을 생성하는 방법이나 숫자를 생성하는 것 등은 이것들 말고도 다양하게 있을 것입니다. Random 객체가 생성하는 숫자 자체가 실제로는 Random 하지 않다는 의견도 있는 만큼, 이러한 방법들이 항상 최상의 결과를 가져온다고 생각하면 안됩니다.

더불어, 대부분의 방법들이 문자에 해당하는 숫자를 랜덤하게 뽑은 뒤 문자열로 변환하고 이를 모아서 출력해주는 형태를 가지고 있기 때문에, TPS(Transaction Per Second)가 매우 높은 경우 성능에 영향을 줄 수 있다는 것을 반드시 명심해야 합니다.

만약 랜덤하게 생성한 것이 ID처럼 쓰이고, 앞뒤로 날짜나 시간 등을 붙여줄 수 있는 경우라면 간단히 현재시간의 밀리세컨드 값이나, timestamp의 마지막 3자리를 뽑아쓰는 등으로 가볍게 처리하기도 합니다.