美文网首页
(转载)Math.random()随机数的二三事

(转载)Math.random()随机数的二三事

作者: 琉璃橙子 | 来源:发表于2017-09-06 13:57 被阅读44次

    原文地址:http://www.soulteary.com/2014/07/05/js-math-random-trick.html

    看到题目,如果大家在平时被问到:
    如何生成一个怎么样怎么样的整数随机数,估计大家都会不屑,但是当你淡定的回答:

    获取一个范围应该是随机数seeds和区间数值差的乘机与最小数相加然后再怎么怎么的时候…

    有没有发现你的思维已经固化了呢。

    这个知识点应该是玩JS肯定会碰到的之一吧。

    先来掉书袋,看看MDN的文档
    打开Node,进入终端命令行模式,输入Math.random():

     Math.random()
     0.436846193857491
    

    结果是不是依旧如同往常一样稀松平常的小于1的一个伪随机数跳了出来呢。
    这个时候,如果别人问你,还有什么其他方案可以生成随机数么,你会想到神马呢。
    如果你继续在终端里输入new Date()-0:

     new Date()-0
    1404488829907
    

    我想你可以得到一个自增的数字,对,就是“秒”,如果你说这货哪里随机了,请别着急:

     (new Date()-0)%10086
    8657
    
    

    这里的取模%的数值可以是大于2且最好小于当前时间的数值,则可以得到你取模数值概率分之一的概率的随机数。

    如果你取模的数值是随机数呢,那么产生这个随机数的可见的两个变量都是随机的,那么是不是近似真的“随机数”了呢?

    当然,如果使用这招,还要考虑到硬件以及语言执行过程的耗时,因为我们知道计算机执行的时候,有一个时间的精度的范畴,所以需要使用一点点的延时抑制。

    扯了一些没用的,你可能着急了,那么请保持好奇心,我们继续说点无聊的事情。

    Math.random会提供给我们一个[0,1)之间的随机数,但是如果我们要[1,10]范围随机整数的话,可以使用以下三个函数:

    • Math.round
    • Math.ceil
    • Math.floor

    我们先来生成一个随机数:

     Math.random()*(10-1)+1
    8.26644050120376
    

    接着我们来使用这三个Math内建函数:

     Math.round(8.26644050120376)
    8
     Math.ceil(8.26644050120376)
    9
     Math.floor(8.26644050120376)
    8
    

    把数值换成8.56644050120376后,再来看看:

    Math.round(8.56644050120376)
    9
     Math.ceil(8.56644050120376)
    9
     Math.floor(8.56644050120376)
    8
    

    所以区别一目了然,对于浮点数,round会遵守四舍五入规则,ceil无论如何贪心进位+1,floor无论如何都小心翼翼的自断一臂-1,至于整数,自己试试看咯。

    说到这里,接下来可以正常的描述内容了:

    问:如何快速生成一段随机文本,比如验证码或者我们访问网站常见的随机数token。

    答案很多,我说一个经典的,其实思路很简单,把刚刚生成随机数的方法随便选择一个.toString():

    Math.random().toString(36).substring(7);
    //当然也可以写成这样
    Math.random().toString(36).slice(2);
    //或者利用时间
    (new Date()-0).toString(36)
    

    随便输出一些,我们可以看到这货输出的字符串长短参次不齐的:

    mptzulnb3xr
    87jx7vkuik9
    761qsolayvi
    amqx2mx6r
    ce5uyvkuik9
    5ioufim5cdi
    dirp4hiwwmi
    ioe597ldi
    ohn9izfr
    sprsakk2o6r
    5g3ruo6flxr
    

    //单纯时间来做随机是不是生成的惨不忍睹
    //而且不做随机延时抑制,重复太明显

    hx7pom3y
    hx7pom3z
    hx7pom40
    hx7pom41
    hx7pom42
    hx7pom43
    hx7pom44
    hx7pom45
    

    我们先来看看为什么用toString()可以生成随机数:
    首先前面的家伙不管是随机数seeds生成的,还是时间递增的长整型,它们都是Number构造器构造出来的[object Number],而在ecma.js中,Number的这个方法是这样的:

    /**
    @param {Number} [radix]
    @return {string}
    */
    Number.prototype.toString = function(radix) {};
    

    作为一个好人,我给你指条明路,MDN的文档
    看过之后是不是想到了parseInt
    函数的第二个参数?我们发现,这个原生函数支持2~36(如果超出36,那么26个字母就不够用了亲)进制的转换,所以如果在生成的时候,随机切换进制,取结果的随机位置,效果会不会更好呢,你可以试一试。
    如果你想获得字母多一点且平均一点,那么只有使用36进制了,但是不管怎么躲,都有可能出现一串数字。

    xjuk0zxofen1xlxr
    

    有没有好方法来解决这个问题呢,答:

    Math.random().toString(36).replace(/[^a-z]+/g, '')
    //或者这样
    Math.random().toString(36).slice(2).replace(/\d/g, '')
    

    这个时候,你或许会说,文章该就此结束了吧,这个方法看起来很爽很简洁。
    不过,你有思考过一个问题么,回顾前文,随机数可以是0,1,...这些整数…

    当随机数是这些数值的时候,很抱歉,返回值是原来的数值,即0,1,...,我们得到的最后的结果就会是一个空字符串,而如果是0.5这类某些以5结尾的浮点数的时候,结果依然如此。还有当数值是某些时候,生成的随机数位数会比较短…

    解决这个问题,你当然可以重新生成这个随机数,直到它输出一个你心满意足的随机数再放过他,但是,我们刚刚了解到的生成一个大的随机数的方法是依赖时间,小学还是初中学过的用一个比较小的数值除以一个比较大的数值,得到的结果是一个更小的浮点数来解决这个问题呢。

    (Math.random() / +new Date()).toString(36).replace(/\d/g, '').slice(1)
    

    这样就得到了一个比较长,且比较公平的随机数。可以用node验证一下:

    var c = {}, r;
    for (var i = 0, j = 10000000; i < j; i++) {
    r = (Math.random() / +new Date()).toString(36).replace(/\d/g, '').slice(1);
    c[r] ? c[r] += 1 : c[r] = 1;}
    for (var i in c) {if (c[i] === 1) {delete c[i];}}
    console.log(c);
    

    运行结果是没有任何冲突,当然这可能是小概率事件。如果你觉得你点很背,你可以试一试下面这段,手动执行几次,看看,有没有不是空数组这个结果的结果。

    for(var i = 0,j=100;i<j;i++){
    (function(){var c = {}, r;for (var i = 0, j = 1000; i < j; i++) {
    r = (Math.random() / +new Date()).toString(36).replace(/\d/g, '').slice(1);
    c[r] ? c[r] += 1 : c[r] = 1;}
    for (var i in c) {if (c[i] === 1) {delete c[i];}}
    console.log(c);}())}
    

    当然,你也可以不用这两个测试例子上面的那段代码,改用下面这种方式,多输出几次随机字符串,然后拼合在一起。

    for(var c = ''; c.length < 5;) c += Math.random().toString(36).substr(2)
    

    这个把戏估计你看腻了,我们来看下面这个系列的示例,从固定的字典中抽取字符构成随机字符串:

    依赖Array的map方法,要注意兼容性,当然,你从MDN那边copy一段hacks也可以无缝兼容,是不是看起来高大上一点:

    Array.apply(0, Array(5)).map(function () {
        return (function (charset) {
            return charset.charAt(Math.floor(Math.random() * charset.length))
        }('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789'));
    }).join('');
    

    不过或许你更容易接受这种多一点:

    function rand(length, current) {
        current = current ? current : '';
        return length ? rand(--length, "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXTZabcdefghiklmnopqrstuvwxyz".charAt(Math.floor(Math.random() * 60)) + current) : current;
    }
    

    或者更传统的:

    function rand() {
        var text = "";
        var possible = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";
        for (var i = 0; i < 5; i++) text += possible.charAt(Math.floor(Math.random() * possible.length));
        return text;
    }
    

    或许你以为这样把戏就玩完了,too young too simple,之前玩过了Number的原生函数,我们还可以动手脚的是String的原生函数,比如我们知道,字母的ASCII码是[65,97],那么当这个区间是字典,我们随机抽取这个区间是不是会有一些好玩的事情发生呢。

    function rand(x) {
        var s = "";
        while (s.length < x && x > 0) {
            var r = Math.random();
            s += String.fromCharCode(Math.floor(r * 26) + (r > 0.5 ? 97 : 65));
        }
        return s;
    }
    

    随便输入一个电话号码(推荐输入短一点的数),然后等等看,是不是会出现下面的结果:

    JrxKnxrHwJzGCKoKCzrpFxMxDBFqBrpAEGvpvMtCIHIHFCxtMxrHtpEGDyxzxwMBBqDvEBwxprwHqDMCErIzLwuyFApnxpxJoxBAFEoHsAEqvIxBIJvpFBoLnvurHJsvDFwGtFvDsELMLwzowvqBJtCwrGCsCHGvsxCLunGxtrtnyvvwyFqEsstotxnsrqLHAIyCxzLxDqtuzsoFJAGHyxrwxJusJrtpuvIyIILoJrGLKnptqHLBAKwGEpnIwzCtFAnrHIqLHynGwuyupsDpLJFGxBuJBouwCDGKsKFCLKnAzoupsxFqIynKFCoBApyBsJKzJpKwEFCyGywrBoFpvorMzBrBAFowrKxvuJLoKtzpEoDsEsBExyGBMssnADnBwrvJDGunJsMyFGCxIFApEnoLyGxBrHroBsLAICGLDIwvqp
    

    这个话题,好像说的有点麻木了,换个需求吧。有的网站会玩一些随机背景色的小花样。有没有优雅的解决方案呢:

    遵守随机数函数的定义,获取颜色数值之间的数值就好,看过了上面的代码,这句,很好懂了伐:

    '#'+(0x1000000+(Math.random())*0xffffff).toString(16).substr(1,6);
    

    当然,你可以写一个更加直观的方案:

    //用十进制数据来代替16进制数据运算,请注意因为右边是开区间,要比上面的0xffffff +1,最后将结果转换回十六进制,然后修剪一下字符串,输出
    Math.floor(Math.random() * 16777216).toString(16);
    '#000000'.slice(0, -color.length) + color;
    
    //或者更简短的样子如下
    "#" + ("000000" + Math.floor(Math.random() * 16777216).toString(16)).substr(-6);
    

    还有一类花样,如下:

    function randomColor() {
        var r = function () { return Math.floor(Math.random()*256) };
        return "rgb(" + r() + "," + r() + "," + r() + ")";
    }
    

    输出如下:

    rgb(29,236,191)
    

    时间不早了,最后说一下随机排序数组吧。

    关于洗牌算法,网上流传很多,随便选择一种模拟一下就好,比如随便写的全重排:

    var i = 0, data = [], r;
    for (; i < 10; data[i++] = i);
    while (--i) {
        r = Math.round(Math.random() * 9 + 1) - 1;
        data[i] = data[i] + data[r], data[r] = data[i] - data[r], data[i] = data[i] - data[r];
    }
    console.log(data)
    

    或者利用Array.prototype.sort()函数,这里可以不把里面的数值带进来运算。

    首先Math.random()会生成一个[0,1)之间的数值,用0.5这个比较公平的数值减去它,概率得到小于0,等于0,大于0三种状况,而Array.prototype.sort()期待的数值恰好是[-1,0,1],是不是很省事。

    var i = 0, data = [], r;
    for (; i < 10; data[i++] = i);
    data.sort(function () {
        return .5 - Math.random();
    });
    

    相关文章

      网友评论

          本文标题:(转载)Math.random()随机数的二三事

          本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/ojomjxtx.html