php lcg_value与mt_rand生成0~1随机小数的效果比较

因工作需要使用php生成0~1随机小数，之前写过一篇《php生成0~1随机小数方法》，基于mt_rand()及mt_getrandmax()实现。

后来有网友评论，php原生方法lcg_value()可实现0~1随机小数生成。

lcg_value说明

float lcg_value ( void )

lcg_value() 返回范围为 (0, 1) 的一个伪随机数。本函数组合了周期为 2^31 - 85 和 2^31 - 249 的两个同余发生器。本函数的周期等于这两个素数的乘积。

返回：范围为 (0, 1) 的伪随机数。

for($i=0; $i<5; $i++){
    echo lcg_value().PHP_EOL;
}
?>

输出：

0.11516515851995
0.064684551575297
0.68275174031189
0.55730746529099
0.70215008878091

两种生成0~1随机小数方法进行比较

1.执行时间比较

执行10万次基于mt_rand()与mt_getrandmax()算法的运行时间

/**
 * 生成0~1随机小数
 * @param  Int   $min
 * @param  Int   $max
 * @return Float
 */
function randFloat($min=0, $max=1){
    return $min + mt_rand()/mt_getrandmax() * ($max-$min);
}

// 获取microtime
function get_microtime(){
    list($usec, $sec) = explode(' ', microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}

// 记录开始时间
$starttime = get_microtime();

// 执行10万次获取随机小数
for($i=0; $i<100000; $i++){
    randFloat();
}

// 记录结束时间
$endtime = get_microtime();

// 输出运行时间
printf("run time %f ms\r\n", ($endtime-$starttime)*1000);
?>

输出：run time 266.893148 ms


执行10万次lcg_value()的运行时间

// 获取microtime
function get_microtime(){
    list($usec, $sec) = explode(' ', microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}

// 记录开始时间
$starttime = get_microtime();

// 执行10万次获取随机小数
for($i=0; $i<100000; $i++){
    lcg_value();
}

// 记录结束时间
$endtime = get_microtime();

// 输出运行时间
printf("run time %f ms\r\n", ($endtime-$starttime)*1000);
?>

输出：run time 86.178064 ms

执行时间上比较，因为lcg_value()直接是php原生方法，而mt_rand()与mt_getrandmax()需要调用两个方法，并需要进行计算，因此lcg_value()的执行时间大约快3倍。

2.随机效果比较

基于mt_rand()与mt_getrandmax()算法的随机效果

/**
 * 生成0~1随机小数
 * @param  Int   $min
 * @param  Int   $max
 * @return Float
 */
function randFloat($min=0, $max=1){
    return $min + mt_rand()/mt_getrandmax() * ($max-$min);
}

header('content-type: image/png');
$im = imagecreatetruecolor(512, 512);
$color1 = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);
$color2 = imagecolorallocate($im, 0, 0, 0);
for($y=0; $y<512; $y++){
    for($x=0; $x<512; $x++){
        $rand = randFloat();
        if(round($rand,2)>=0.5){
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color1);
        }else{
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color2);
        }
    }
}
imagepng($im);
imagedestroy($im);
?>

随机效果图：

lcg_value()的随机效果

header('content-type: image/png');
$im = imagecreatetruecolor(512, 512);
$color1 = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);
$color2 = imagecolorallocate($im, 0, 0, 0);
for($y=0; $y<512; $y++){
    for($x=0; $x<512; $x++){
        $rand = lcg_value();
        if(round($rand,2)>=0.5){
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color1);
        }else{
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color2);
        }
    }
}
imagepng($im);
imagedestroy($im);
?>

随机效果图：

随机效果上比较，可以看出使用mt_rand()与mt_getrandmax()算法生成的随机效果较乱序，随机效果比lcg_value()较好。


总结：lcg_value()执行速度快，但随机效果不及基于mt_rand()与mt_getrandmax()算法实现。