解决C# Random生成随机数重复的问题

在C#中我们通常使用Random类生成随机数,在一些场景下,我却发现Random生成的随机数并不可靠,在下面的例子中我们通过循环随机生成5个随机数:

 
  

for (int i = 0; i < 5; i++)

{

   Random random = new Random();

    Console.WriteLine(random.Next());

}

这段代码执行后的结果如下所示:

 
  
  1. 2140400647

  2. 2140400647

  3. 2140400647

  4. 2140400647

  5. 2140400647

通过以上结果可知,随机数类生成了5个相同的数,这并非我们的预期,为什么呢?为了弄清楚这个问题,零度剖析了微软官方的开源Random类,发现在C#中生成随机数使用的算法是线性同余法,经百科而知,这种算法生成的不是绝对随机,而是一种伪随机数,线性同余法算法的的公式是:

第N+1个数 = ( 第N个数 * A + B) % M

上面的公式中A、B和M分别为常数,是生成随机数的因子,如果之前从未通过同一个Random对象生成过随机数(也就是调用过Next方法),那么第N个随机数为将被指定为一个默认的常数,这个常数在创建一个Random类时被默认值指定,Random也提供一个构造函数允许开发者使用自己的随机数因子,这一切可通过微软官方开源代码看到:

 
  

public Random() : this(Environment.TickCount) { }

public Random(int Seed) { }

通过默认构造函数创建Random类时,一个Environment.TickCount对象作为因子被默认传递给第二个构造函数,Environment.TickCount表示操作系统启动后经过的毫秒数,计算机的运算运算速度远比毫秒要快得多,这导致一个的具有毫秒精度的因子参与随机数的生成过程,但在5次循环中,我们使用了同一个毫秒级的因子,从而生成相同的随机数,另外,第N+1个数的生成与第N个数有着直接的关系。

在上面的例子中,假设系统启动以来的毫秒数为888毫秒,执行5次循环用时只有0.1毫秒,这导致在循环中创建的5个Random对象都使用了相同的888因子,每次被创建的随机对象又使用了相同的第N个数(默认为常数),通过这样的假设我们不难看出,上面的结果是必然的。

现在我们改变这个格局,在循环之外创建一个Random对象,在每次循环中引用它,并通过它生成随机数,并在同一个对象上多次调用Next方法,从而不断变化第N个数,代码如下所示:

 
  

Random random = new Random();

for (int i = 0; i < 5; i++)

{

  Console.WriteLine(random.Next());

}

执行后的结果如下所示:

 
  
  1. 391098894

  2. 1791722821

  3. 1488616582

  4. 1970032058

  5. 201874423

虽然通过我们的随机数看起来也很随机了,但必定这个算法是伪随机数,当第N个数和因子都相同时,生成的随机数仍然是重复的随机数,由于Random提供一个带参的构造函数允许我们传入一个因子,如果传入的因子随机性强的话,那么生成的随机数也会比较可靠,为了提供一个可靠点的因子,我们通常使用GUID产生填充因子,同样放在循环中测试:

 
  

for (int i = 0; i < 5; i++)

{

  byte[] buffer = Guid.NewGuid().ToByteArray();

  int iSeed = BitConverter.ToInt32(buffer, 0);

  Random random = new Random(iSeed);

  Console.WriteLine(random.Next());

}

这样的方式保证了填充因子的随机性,所以生成的随机数也比较可靠,运行结果如下所示:

 
  
  1. 734397360

  2. 1712793171

  3. 1984332878

  4. 819811856

  5. 1015979983

本文转自:https://blog.csdn.net/zhenufo/article/details/79373124 

你可能感兴趣的:(c#,开发语言)