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随机数是骗人的,.Net、Java、C为我作证

2014年06月08日,分类《编程学习》,作者:
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几乎所有编程语言中都提供了”生成一个随机数”的方法,也就是调用这个方法会生成一个数,我们事先也不知道它生成什么数。比如在.Net中编写下面的代码:

  1. Random rand = newRandom();
  2. Console.WriteLine(rand.Next());

运行后结果如下:

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Next()方法用来返回一个随机数。同样的代码你执行和我的结果很可能不一样,而且我多次运行的结果也很可能不一样,这就是随机数。

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一、陷阱

看似很简单的东西,使用的时候有陷阱。我编写下面的代码想生成100个随机数:

  1. for(int i=0;i<100;i++)
    {
  2.     Random rand =new Random();
  3.     Console.WriteLine(rand.Next());
  4. }

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太奇怪了,竟然生成的”随机数”有好多连续一样的,这算什么”随机数”呀。有人指点”把new Random()”放到for循环外面就可以了:

  1. Random rand = newRandom();
  2. for(int i=0;i<100;i++)
    {
  3. Console.WriteLine(rand.Next());
  4. }

运行结果:

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确实可以了!

二、这是为什么呢?

这要从计算机中”随机数”产生的原理说起了。我们知道,计算机是很严格的,在确定的输入条件下,产生的结果是唯一确定的,不会每次执行的结果不一样。那么怎么样用软件实现产生看似不确定的随机数呢?

生成随机数的算法有很多种,最简单也是最常用的就是 “线性同余法”:  第n+1个数=(第n个数*29+37) % 1000,其中%是”求余数”运算符。很多像我一样的人见了公式都头疼,我用代码解释一下吧,MyRand是一个自定义的生成随机数的类:

  1. class MyRand {
  2.     private int seed;
  3.     public MyRand(int seed)
  4.     {
  5.      this.seed = seed;
  6.     }
  7.     public int Next()
  8.     {
  9.      int next=(seed *29+37)%1000;
  10.      seed =next;
  11.      return next;
  12.    }
  13. }

如下调用:

  1. MyRand rand = newMyRand(51);
  2. for (int i =0; i <10; i++)  
    {
  3.     Console.WriteLine(rand.Next());
  4. }

执行结果如下:

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生成的数据是不是看起来”随机”了。简单解释一下这个代码:我们创建MyRand的一个对象,然后构造函数传递一个数51,这个数被赋值给 seed,每次调用Next方法的时候根据(seed * 29 + 37) % 1000计算得到一个随机数,把这个随机数赋值给seed,然后把生成的随机数返回。这样下次再调用Next()的时候seed就不再是51,而是上次生 成的随机数了,这样就看起来好像每一次生成的内容都很”随机”了。注意”%1000″取余预算的目的是保证生成的随机数不超过1000。

当然无论是你运行还是我每次运行,输出结果都是一样的随机数,因为根据给定的初始数据51,我们就可以依次推断下来下面生成的所有”随机数”是什么 都可以算出来了。这个初始的数据51就被称为”随机数种子”,这一系列的516、1、66、951、616……数字被称为”随机数序列”。我们把51改成 52,就会有这样的结果:

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三、楼主好人,跪求种子

那么怎么可以使得每次运行程序的时候都生成不同的”随机数序列”呢?因为我们每次执行程序时候的时间很可能不一样,因此我们可以用当前时间做”随机数种子”

  1. MyRand rand = newMyRand(Environment.TickCount);
  2. for (int i =0; i <10; i++)  
    {
  3.     Console.WriteLine(rand.Next());
  4. }

Environment.TickCount为”系统启动后经过的微秒数”。这样每次程序运行的时候Environment.TickCount都不大可能一样(靠手动谁能一微秒内启动两次程序呢),所以每次生成的随机数就不一样了。

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当然如果我们把new MyRand(Environment.TickCount)放到for循环中:

  1. for (int i =0; i <100; i++)  
    {
  2.     MyRand rand = newMyRand(Environment.TickCount);
  3.     Console.WriteLine(rand.Next());
  4. }

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运行结果又变成”很多是连续”的了,原理很简单:由于for循环体执行很快,所以每次循环的时候 Environment.TickCount很可能还和上次一样(两行简单的代码运行用不了一毫秒那么长事件),由于这次的”随机数种子”和上次的”随机 数种子”一样,这样Next()生成的第一个”随机数”就一样了。从”-320″变成”-856″是因为运行到”-856″的时候时间过了一毫秒。

NNBBXX 荣誉转载 嘿嘿

原文地址:http://linux.cn/article-3119-1.html



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