golang-标准库(math/rand)

rand包是go提供用来产生各种各样随机数的包，本文对这些产生随机数的方法做一下介绍。注意：rand生成的数值虽然说是随机数，但它其实是伪随机数，关于为什么是伪随机数，而不是真正的随机数，本文不做详细讲解，因为我也不是太清楚，只是提出这一点；简单说一下我的理解：真正的随机数是无规则可循的，就像抛硬币，正反面是真正随机的，这是一个真正的随机案例。计算机底层生成一个数值，究其根源它也是程序员们根据某种算法得到的数值，而是要是人为操控的计算就一定有规律可循，只是这个规律不是肉眼可见的。所以说是伪随机数。

在go中生成随机数需要一个结构体实例 Rand ，要构建这个结构体需要一些参数；为了便捷，go已经在math/rand包中定义好了一个Rand结构体实例，只需要调用Rand的一些方法就可以生成各种随机数来。下面简单认识一下Rand结构体：

type Rand struct {
    // 内含隐藏或非导出字段
}
// Rand实现的几个方法
func (r *Rand) Int() int =》 返回一个非负的伪随机int值。
func (r *Rand) Int31() int32 =》 返回一个int32类型的非负的31位伪随机数。
func (r *Rand) Intn(n int) int =》 返回一个取值范围在[0,n)的伪随机int值，如果n<=0会panic。

下面再看上面方法的简单示例：

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	// 直接调用rand的方法生成伪随机int值
	fmt.Println(rand.Int())
	fmt.Println(rand.Int31())
	fmt.Println(rand.Intn(5))
}

上面的代码我的运行结果是：

5577006791947779410
2019727887
2

但是当把代码运行多次发现，结果都是一样的。不管怎么运行代码，产生的结果都是这三个数，结果不会变。为什么？这是因为我们还没有设置随机数种子的原因。

Rand产生的伪随机数，是根据一个种子值来生成的，上面的代码，我没有设置这个种子，所以每次获得的值都是一样的。下面来看怎么设置这个种子：

func (r *Rand) Seed(seed int64) => 使用给定的seed来初始化生成器到一个确定的状态。这就是设置随机种子。

下面看修改后的代码：

func main() {
	// 直接调用rand的方法生成伪随机int值
	rand.Seed(time.Now().Unix()) // 设置种子，我们以当前时间的秒；当然也可以用毫秒，微秒等
	fmt.Println(rand.Int())
	fmt.Println(rand.Int31())
	fmt.Println(rand.Intn(5))
}

上面的代码，多次运行，就会发现，结果是不一样的了。

Rand不只这三个方法，还有生成其它随机数的方法，下面看列表：

func Int63() int64 =》 返回一个int64类型的非负的63位伪随机数。
func Uint32() uint32 =》返回一个uint32类型的非负的32位伪随机数。
func Uint64() uint64 =》返回一个uint64类型的非负的32位伪随机数。
func Int31n(n int32) int32 =》返回一个取值范围在[0,n)的伪随机int32值，如果n<=0会panic。
func Int63n(n int64) int64 =》返回一个取值范围在[0, n)的伪随机int64值，如果n<=0会panic。
func Float32() float32 =》返回一个取值范围在[0.0, 1.0)的伪随机float32值。
func Float64() float64 =》返回一个取值范围在[0.0, 1.0)的伪随机float64值。
func Perm(n int) []int =》返回一个有n个元素的，[0,n)范围内整数的伪随机的切片。
func Read(p []byte) (n int, err error) => 生成len(p)个伪随机数，伪随机数的范围为0-255；并将伪随机数存入p，返回len(p)和可能发生的错误。

这些函数大都见名知意，比较简单，就是获取各种类型的伪随机数（Int），与之对应的还有获取某种类型的某个范围的伪随机数（Intn）。最后二个方法属于封装的方法，适用于一些特定的场景。

除此上面生成伪随机数的方法，我们还可以字节定义生成Rand机构体，不过本质上与rand提供好的结构体没有太大区别，下面简单介绍一些i自己声明Rand机构体，来生成伪随机数：

先看二个方法：

func NewSource(seed int64) Source =》使用给定的种子创建一个伪随机资源。
func New(src Source) *Rand =》返回一个使用src随机源生成一个Rand。

下面看代码示例：

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time"
)

func main() {
	source := rand.NewSource(time.Now().UnixNano()) // 使用当前的纳秒生成一个随机源，也就是随机种子
	ran := rand.New(source) // 生成一个rand
	fmt.Println(ran.Int()) // 获取随机数
}

这两种方法本质上没有区别，NewSource()方法就等价于前面的rand.Seed()方法,都是用来设置随机种子。

到此，math/rand包就介绍完了。