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随机数是骗人的,.Net、Java、C为我作证

2014-05-30 15:21    评论: 16 收藏: 7 分享: 6    

几乎所有编程语言中都提供了"生成一个随机数"的方法,也就是调用这个方法会生成一个数,我们事先也不知道它生成什么数。比如在.Net中编写下面的代码:

Random rand = newRandom(); 
Console.WriteLine(rand.Next());

运行后结果如下:

 

    Next()方法用来返回一个随机数。同样的代码你执行和我的结果很可能不一样,而且我多次运行的结果也很可能不一样,这就是随机数。

一、陷阱

    看似很简单的东西,使用的时候有陷阱。我编写下面的代码想生成100个随机数:

for (int i=0;i<100;i++) 
{     Random rand = new Random();     Console.WriteLine(rand.Next()); }

 

    太奇怪了,竟然生成的"随机数"有好多连续一样的,这算什么"随机数"呀。有人指点"把new Random()"放到for循环外面就可以了:

Random rand = newRandom(); 
for(int i=0;i<100;i++) 
{ Console.WriteLine(rand.Next()); }

     运行结果:

    确实可以了! 

二、这是为什么呢?

    这要从计算机中"随机数"产生的原理说起了。我们知道,计算机是很严格的,在确定的输入条件下,产生的结果是唯一确定的,不会每次执行的结果不一样。那么怎么样用软件实现产生看似不确定的随机数呢?

    生成随机数的算法有很多种,最简单也是最常用的就是 "线性同余法":  第n+1个数=(第n个数*29+37) % 1000,其中%是"求余数"运算符。很多像我一样的人见了公式都头疼,我用代码解释一下吧,MyRand是一个自定义的生成随机数的类:

class MyRand {
     private int seed;
     public MyRand(int seed)
     {
         this.seed = seed;
     }
     public int Next()
     {
         int next = (seed * 29 + 37) % 1000;
         seed = next;
         return next;
     }
}

 如下调用:

MyRand rand = newMyRand(51);
for (int i = 0; i < 10; i++)  
{     Console.WriteLine(rand.Next()); }

执行结果如下:

生成的数据是不是看起来"随机"了。简单解释一下这个代码:我们创建MyRand的一个对象,然后构造函数传递一个数51,这个数被赋值给seed,每次调用Next方法的时候根据(seed * 29 + 37) % 1000计算得到一个随机数,把这个随机数赋值给seed,然后把生成的随机数返回。这样下次再调用Next()的时候seed就不再是51,而是上次生成的随机数了,这样就看起来好像每一次生成的内容都很"随机"了。注意"%1000"取余预算的目的是保证生成的随机数不超过1000。 

当然无论是你运行还是我每次运行,输出结果都是一样的随机数,因为根据给定的初始数据51,我们就可以依次推断下来下面生成的所有"随机数"是什么都可以算出来了。这个初始的数据51就被称为"随机数种子",这一系列的516、1、66、951、616……数字被称为"随机数序列"。我们把51改成52,就会有这样的结果:

三、楼主好人,跪求种子

    那么怎么可以使得每次运行程序的时候都生成不同的"随机数序列"呢?因为我们每次执行程序时候的时间很可能不一样,因此我们可以用当前时间做"随机数种子"

MyRand rand = newMyRand(Environment.TickCount);
for (int i = 0; i < 10; i++)  
{     Console.WriteLine(rand.Next()); }

     Environment.TickCount为"系统启动后经过的微秒数"。这样每次程序运行的时候Environment.TickCount都不大可能一样(靠手动谁能一微秒内启动两次程序呢),所以每次生成的随机数就不一样了。

    当然如果我们把new MyRand(Environment.TickCount)放到for循环中: 

for (int i = 0; i < 100; i++)  
{     MyRand rand = newMyRand(Environment.TickCount);     Console.WriteLine(rand.Next()); }

 

    运行结果又变成"很多是连续"的了,原理很简单:由于for循环体执行很快,所以每次循环的时候Environment.TickCount很可能还和上次一样(两行简单的代码运行用不了一毫秒那么长事件),由于这次的"随机数种子"和上次的"随机数种子"一样,这样Next()生成的第一个"随机数"就一样了。从"-320"变成"-856"是因为运行到"-856"的时候时间过了一毫秒。 

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最新评论

我也要发表评论

来自 - 辽宁沈阳 的 Chrome/Windows 用户 2015-06-10 09:29 回复
很明显!随机数种子就是当前时间,随机数序列a[]={12,12,1223,324524,245,435}是不变的,给这个数列加上一个偏移量(就是时间).其实就是一种平移.
toknow_linux 2014-06-27 22:20 回复
一切算法产生的随机都是伪随机
tenght 2014-06-19 14:08 回复
确实如此~
游客 2014-06-10 11:27 回复
哈哈,在我眼里,所谓的“真随机”依然是伪随机。伪随机利用数学算法,真随机利用物理随机事件。但是两者表
游客 2014-06-02 23:21 回复
请搜索梅森旋转算法
游客 2014-06-01 00:24 回复
骗子,流氓
炳晓彤xiaoB 2014-06-01 00:03  新浪微博网友评论 回复
@BuLL酱_傻又呆 这个好好玩 你一定要看呀
[1]
发表于 2014-05-30 22:48 的评论:
说实话:你这还是伪随机数。电脑真正的理论随机数是非常难模拟的。
游客 2014-05-31 00:09 回复
一般要进行物理实验
[1]
发表于 2014-05-30 21:18 的评论:
随机数不是出现随意的数据,而是数据出现的概率要相等。例如,随机数产生的结果是1、2、3、4、5、6,但是在
游客 2014-05-31 00:08 回复
不是相等
wangweizhu 2014-05-30 22:05 回复
醍醐灌顶!
到时候再起名字 2014-05-30 17:33  新浪微博网友评论 回复
@0o旋oo旋o0
Linux中国 2014-05-30 16:33  新浪微博网友评论 回复
[嘻嘻]//@farseerfc:講僞隨機的時候不提一下真隨機都是耍流氓!
farseerfc 2014-05-30 16:03  新浪微博网友评论 回复
講僞隨機的時候不提一下真隨機都是耍流氓!
晓張童學 2014-05-30 16:03  新浪微博网友评论 回复
原来如些啊

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