Ruby生成随机数的方法总结

    数字实际上不是随机的

    没有一台计算机能纯粹通过计算产生真正的随机数。它们能做的最好的事情就是生成伪随机数,伪随机数是一组看起来随机但实际上不是随机的数字。

    对于人类观察者来说,这些数字确实是随机的。不会有短的重复序列,而且,至少对人类观察者来说,它们是完全随机的。但是,如果有足够的时间和动机,就可以发现原始种子,重新创建序列,并猜测序列中的下一个数字。

    因此,本文中讨论的方法可能不应该用于生成必须加密安全的数字。

    如上所述,必须对伪随机数生成器(PRNGs)进行播种,以便每次生成新的随机数时产生不同的序列。请记住,没有一种方法是神奇的——这些看似随机的数字是用相对简单的算法和相对简单的算术生成的。通过播种PRNG,每次都可以从不同的点开始。如果你不播种,它每次都会产生相同的数字序列。

    在Ruby中,可以不带参数地调用内核#srand方法。它将根据时间、进程ID和序列号选择随机数种子。只需在程序开始时在任何地方调用srand,每次运行它时都会生成一系列不同的看似随机的数字。当程序启动时隐式地调用此方法,并使用时间和进程ID(无序列号)播种PRNG。

    生成数字

    一旦程序运行并且内核#srand被隐式或显式地调用,就可以调用内核#rand方法。这个方法调用时没有参数,它将返回一个从0到1的随机数。在过去,这个数字通常被缩放到您希望生成的最大数字,也许to_i调用它来将其转换为整数。

    
    # Generate an integer from 0 to 10
    puts (rand() * 10).to_i

    然而,如果您使用Ruby 1.9.x, Ruby会使事情变得更简单。Kernel#rand方法可以接受单个参数。如果这个参数是任何类型的数字,Ruby将生成一个从0到(不包括)那个数字的整数。

    
    # Generate a number from 0 to 10
    # In a more readable way
    puts rand(10)

    但是,如果您想要生成一个从10到15的数字呢?通常,您会生成一个从0到5的数字,并将其添加到10。然而,Ruby使它更容易。

    您可以将一个Range对象传递给Kernel#rand,它的作用正如您所期望的:在该范围内生成一个随机整数。

    一定要注意这两种类型的范围。如果调用rand(10..15),就会生成一个从10到15的数字,包括15。而兰德(10…15)(有3个点)将产生一个从10到15的数字,不包括15。

    
    # Generate a number from 10 to 15
    # Including 15
    puts rand(10..15)

    非随机随机数

    有时您需要一个看起来随机的数字序列,但每次都需要生成相同的序列。例如,如果在单元测试中生成随机数,那么每次都应该生成相同的数字序列。

    在一个序列上失败的单元测试在下一次运行时应该会再次失败,如果下一次它生成了一个不同的序列,那么它可能不会失败。为此,使用一个已知的常量值调用内核#srand。

    
    # Generate the same sequence of numbers every time
    # the program is run
    srand(5)
    # Generate 10 random numbers
    puts (0..10).map{rand(0..10)}

    注意,内核#rand的实现是非ruby的。它不以任何方式抽象PRNG,也不允许实例化PRNG。对于PRNG,所有代码共享一个全局状态。如果您更改种子或以其他方式更改PRNG的状态,其影响范围可能比您预期的更广。

    然而,由于程序期望这个方法的结果是随机的(因为这是它的目的),这可能永远不会成为问题。只有当程序期望看到一个预期的数字序列时,例如它调用了一个具有常量值的srand,它才会看到意外的结果。