Rust CookBook第一篇：随机数

Rust CookBook第一篇：随机数

本文系转载，出处：http://llever.com/rust-cookbook-zh/algorithms/randomness.zh.html

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一、生成随机数

通过rand::thread_rng，在随机数生成器rand::Rng的帮助下，生成随机数。每个线程都有一个初始化的生成器。整数在该类型的范围（最大值 ～ 最小值）内，均匀分布，还有，浮点数是从 0 到 1，但不包括 1 的 均匀分布。

extern crate rand;

use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();

    let n1: u8 = rng.gen();
    let n2: u16 = rng.gen();
    println!("Random u8: {}", n1);
    println!("Random u16: {}", n2);
    println!("Random u32: {}", rng.gen::());
    println!("Random i32: {}", rng.gen::());
    println!("Random float: {}", rng.gen::());
}

二、生成范围内的随机数

用Rng::gen_range，在半开[0, 10)区间内（不包括10）生成随机值。

extern crate rand;

use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    println!("Integer: {}", rng.gen_range(0, 10));
    println!("Float: {}", rng.gen_range(0.0, 10.0));
}

Uniform可以用来获得均匀分布的值。下面的代码是相同作用，但是当在相同范围内，重复生成数字时可能更快。

extern crate rand;


use rand::distributions::{Distribution, Uniform};

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let die = Uniform::from(1..7);

    loop {
        let throw = die.sample(&mut rng);
        println!("Roll the die: {}", throw);
        if throw == 6 {
            break;
        }
    }
}

三、生成给定分布的随机数

默认情况下，随机数有均匀(Uniform) 分布。要使用其他（概率/类型的）分布生成数字，您需要实例化一个分布(distribution)，然后用分布下的Distribution::sample方法，在随机数生成器rand::Rng的帮助下，进行采样。

关于可用分布的文档，在此。下面是，一个使用Normal分布的的例子。

extern crate rand;

use rand::distributions::{Normal, Distribution};

fn main() {
  let mut rng = rand::thread_rng();
  let normal = Normal::new(2.0, 3.0);
  let v = normal.sample(&mut rng);
  println!("{} is from a N(2, 9) distribution", v)
}

四、生成自定义类型的随机值

随机生成一个元组(i32, bool, f64)，和用户定义类型的变量Point。在 Point 类型之上，对Standard实现Distribution trait，为Point允许随机生成gen。

这里用的是具象化泛型类型。

extern crate rand;

use rand::Rng;
use rand::distributions::{Distribution, Standard};

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

// 把 泛型 具象化为 Point， (定义实现)
impl Distribution for Standard {
    fn sample(&self, rng: &mut R) -> Point {
        let (rand_x, rand_y) = rng.gen();
        Point {
            x: rand_x,
            y: rand_y,
        }
    }
}

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let rand_tuple = rng.gen::<(i32, bool, f64)>();
    let rand_point: Point = rng.gen(); 
    // 主要是 : Point，类型标签，让编译器知道 (调用上面的实现定义)
    println!("Random tuple: {:?}", rand_tuple);
    println!("Random Point: {:?}", rand_point);
}

五、从一组字母+数字的字符，创建随机密码

随机生成，给定长度的 ASCII 字符串，字符范围是A-Z, a-z, 0-9，运用Alphanumeric （字母+数字）样品。

extern crate rand;

use rand::{thread_rng, Rng};
use rand::distributions::Alphanumeric;

fn main() {
    let rand_string: String = thread_rng()
        .sample_iter(&Alphanumeric)
        .take(30)
        .collect();

    println!("{}", rand_string);
}

六、从一组用户定义的字符，创建随机密码

使用用户自定义的字节字符串，随机生成给定长度的 ASCII 字符串，运用gen_range。

extern crate rand;

fn main() {
    use rand::Rng;
    const CHARSET: &[u8] = b"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\
                            abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\
                            0123456789)(*&^%$#@!~";
    const PASSWORD_LEN: usize = 30;
    let mut rng = rand::thread_rng();

    let password: String = (0..PASSWORD_LEN)
        .map(|_| {
            let idx = rng.gen_range(0, CHARSET.len());
            // 这是安全的，因为 `idx` 会在 `CHARSET` 的范围内。
            char::from(unsafe { *CHARSET.get_unchecked(idx) }) // 来自用户的所有输入，最好都定义为不安全的。
        })
        .collect();

    println!("{:?}", password);
}