數(shù)字實際上不是隨機的

沒有一臺計算機能純粹通過計算產(chǎn)生真正的隨機數(shù)。它們能做的最好的事情就是生成偽隨機數(shù)，偽隨機數(shù)是一組看起來隨機但實際上不是隨機的數(shù)字。

對于人類觀察者來說，這些數(shù)字確實是隨機的。不會有短的重復(fù)序列，而且，至少對人類觀察者來說，它們是完全隨機的。但是，如果有足夠的時間和動機，就可以發(fā)現(xiàn)原始種子，重新創(chuàng)建序列，并猜測序列中的下一個數(shù)字。

因此，本文中討論的方法可能不應(yīng)該用于生成必須加密安全的數(shù)字。

如上所述，必須對偽隨機數(shù)生成器(PRNGs)進行播種，以便每次生成新的隨機數(shù)時產(chǎn)生不同的序列。請記住，沒有一種方法是神奇的——這些看似隨機的數(shù)字是用相對簡單的算法和相對簡單的算術(shù)生成的。通過播種PRNG，每次都可以從不同的點開始。如果你不播種，它每次都會產(chǎn)生相同的數(shù)字序列。

在Ruby中，可以不帶參數(shù)地調(diào)用內(nèi)核#srand方法。它將根據(jù)時間、進程ID和序列號選擇隨機數(shù)種子。只需在程序開始時在任何地方調(diào)用srand，每次運行它時都會生成一系列不同的看似隨機的數(shù)字。當程序啟動時隱式地調(diào)用此方法，并使用時間和進程ID(無序列號)播種PRNG。

生成數(shù)字

一旦程序運行并且內(nèi)核#srand被隱式或顯式地調(diào)用，就可以調(diào)用內(nèi)核#rand方法。這個方法調(diào)用時沒有參數(shù)，它將返回一個從0到1的隨機數(shù)。在過去，這個數(shù)字通常被縮放到您希望生成的最大數(shù)字，也許to_i調(diào)用它來將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)。

# Generate an integer from 0 to 10
puts (rand() * 10).to_i

然而，如果您使用Ruby 1.9.x, Ruby會使事情變得更簡單。Kernel#rand方法可以接受單個參數(shù)。如果這個參數(shù)是任何類型的數(shù)字，Ruby將生成一個從0到(不包括)那個數(shù)字的整數(shù)。

# Generate a number from 0 to 10
# In a more readable way
puts rand(10)

但是，如果您想要生成一個從10到15的數(shù)字呢?通常，您會生成一個從0到5的數(shù)字，并將其添加到10。然而，Ruby使它更容易。

您可以將一個Range對象傳遞給Kernel#rand，它的作用正如您所期望的:在該范圍內(nèi)生成一個隨機整數(shù)。

一定要注意這兩種類型的范圍。如果調(diào)用rand(10..15)，就會生成一個從10到15的數(shù)字，包括15。而蘭德(10…15)(有3個點)將產(chǎn)生一個從10到15的數(shù)字，不包括15。

# Generate a number from 10 to 15
# Including 15
puts rand(10..15)

非隨機隨機數(shù)

有時您需要一個看起來隨機的數(shù)字序列，但每次都需要生成相同的序列。例如，如果在單元測試中生成隨機數(shù)，那么每次都應(yīng)該生成相同的數(shù)字序列。

在一個序列上失敗的單元測試在下一次運行時應(yīng)該會再次失敗，如果下一次它生成了一個不同的序列，那么它可能不會失敗。為此，使用一個已知的常量值調(diào)用內(nèi)核#srand。

# Generate the same sequence of numbers every time
# the program is run
srand(5)
# Generate 10 random numbers
puts (0..10).map{rand(0..10)}

注意，內(nèi)核#rand的實現(xiàn)是非ruby的。它不以任何方式抽象PRNG，也不允許實例化PRNG。對于PRNG，所有代碼共享一個全局狀態(tài)。如果您更改種子或以其他方式更改PRNG的狀態(tài)，其影響范圍可能比您預(yù)期的更廣。

然而，由于程序期望這個方法的結(jié)果是隨機的(因為這是它的目的)，這可能永遠不會成為問題。只有當程序期望看到一個預(yù)期的數(shù)字序列時，例如它調(diào)用了一個具有常量值的srand，它才會看到意外的結(jié)果。