隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器是 C# 中的內(nèi)建函式庫(kù)，可隨機(jī)產(chǎn)生整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。每次呼叫庫(kù)的相關(guān)方法時(shí)，它都會(huì)傳回一個(gè)隨機(jī)數(shù)。一系列隨機(jī)數(shù)字是一組不遵循任何模式的數(shù)字。 C# 中的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器在每次呼叫時(shí)都會(huì)產(chǎn)生這樣的序列。

C# 中的隨機(jī)類(lèi)別

• 那麼，C# 是如何產(chǎn)生一系列隨機(jī)數(shù)的呢？答案就在 C# 系統(tǒng)命名空間的 Random Class 中。
• Random 類(lèi)別是一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器類(lèi)別。這意味著此類(lèi)的任務(wù)是產(chǎn)生一系列不遵循任何模式的數(shù)字。但是，機(jī)器真的能夠產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)嗎？機(jī)器如何知道接下來(lái)要產(chǎn)生哪個(gè)數(shù)字？畢竟，機(jī)器被設(shè)計(jì)為遵循指令並執(zhí)行演算法。
• 不，機(jī)器無(wú)法自行產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。有一個(gè)基於當(dāng)前時(shí)鐘和機(jī)器狀態(tài)的定義的數(shù)學(xué)演算法，指導(dǎo)它從一組中挑選數(shù)字。集合中的所有數(shù)字被選中的機(jī)率相同。因此，它們並不是完全隨機(jī)的。他們確實(shí)遵循某種模式。只是圖案的隨機(jī)性足以滿(mǎn)足人類(lèi)的實(shí)際需求。

偽且安全

我想到的下一個(gè)問(wèn)題是為什麼他們稱(chēng)之為偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器類(lèi)別？讓我們透過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的人類(lèi)行為來(lái)理解這一點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)人被要求選擇隨機(jī)顏色時(shí)，他會(huì)選擇某種顏色。假設(shè)他選擇了黃色。是什麼讓他選擇了黃色？這可能是他最喜歡的顏色或周?chē)h(huán)境的顏色，或者他當(dāng)時(shí)可能正在考慮一些黃色的東西。這種驅(qū)動(dòng)隨機(jī)選擇某物的決定的人類(lèi)行為被稱(chēng)為隨機(jī)世界中的種子。種子是隨機(jī)性的觸發(fā)器或起點(diǎn)。

現(xiàn)在，當(dāng)種子是可預(yù)測(cè)的時(shí)，隨機(jī)數(shù)變得不那麼隨機(jī)。然後它們被稱(chēng)為偽隨機(jī)數(shù)。當(dāng)不可預(yù)測(cè)時(shí)，它們被稱(chēng)為安全隨機(jī)數(shù)。

C# Random Class 使用當(dāng)前時(shí)間戳作為種子，這是非?？深A(yù)測(cè)的。因此，術(shù)語(yǔ)偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器類(lèi)別。

RNGCryptoServiceProvider 類(lèi)別

System.Security.Cryptography 命名空間中的 RNGCryptoServiceProvider 類(lèi)別能夠產(chǎn)生安全隨機(jī)數(shù)，這些隨機(jī)數(shù)可用作密碼。

C# 中的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器函數(shù)

在C#中產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的第一件事是初始化Random類(lèi)別。這可以透過(guò)類(lèi)別的兩個(gè)建構(gòu)函式中的任何一個(gè)來(lái)完成：

• Random()：使用基於時(shí)間的種子值初始化 Random 類(lèi)別的物件。種子值是機(jī)器的當(dāng)前時(shí)間戳記。不過(guò)，在後來(lái)的版本中，這被更改為基於 GUID。
• Random(Int32)：使用指定的種子值初始化 Random 類(lèi)別的物件。為了從系列中取得下一個(gè)隨機(jī)數(shù)，我們呼叫 Random 類(lèi)別的 Next() 方法。
• Next():?傳回一個(gè)非負(fù)偽隨機(jī) Int32 整數(shù)。
• Next(Int32)：傳回小於指定整數(shù)的非負(fù)偽隨機(jī) Int32 整數(shù)。
• Next(Int32, Int32):?傳回指定範(fàn)圍內(nèi)的非負(fù)偽隨機(jī) Int32 整數(shù)。

C# 中的整數(shù)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器

讓我們來(lái)看一個(gè)如何產(chǎn)生隨機(jī)整數(shù)的範(fàn)例：

範(fàn)例#1

下面的範(fàn)例產(chǎn)生隨機(jī) Int32 數(shù)字。

代碼：

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next();
}
}

輸出：

範(fàn)例#2

下面的範(fàn)例產(chǎn)生 0 到 100 範(fàn)圍內(nèi)的隨機(jī) Int32 數(shù)字。

代碼：

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next(100);
}
}

輸出：

範(fàn)例 #3

下面的範(fàn)例產(chǎn)生 50 到 100 範(fàn)圍內(nèi)的隨機(jī) Int32 數(shù)字。

代碼：

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next(50, 100);
}
}

輸出：

在 C# 產(chǎn)生浮點(diǎn)數(shù)

讓我們來(lái)看一個(gè)如何產(chǎn)生隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)的範(fàn)例：

範(fàn)例#1

下面的範(fàn)例產(chǎn)生隨機(jī) Int32 數(shù)字。

代碼：

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static double GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.NextDouble();
}
}

輸出：

A Very Common Mistake

The most common mistake developers commit while generating random numbers is that for each random number, they create a new object of Random Class. As illustrated in the example below:

Example #1

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt());
}
public static int GenerateRandomInt()
{
Random rnd = new Random();? //a very common mistake
return rnd.Next();
}
}

Output:

How Random Numbers are all the same and Why did this happen?

As explained in the working of Random Class, the numbers generated are based on the seed value and the current state of the machine. Any instance of Random class starts with the seed value, saves the current state and uses it to generate the next random number. In the code above, the mistake was to create a new instance of the Random class in every iteration of the loop. So, before the time in the internal clock changes, the code is fully executed, and each instance of Random class is instantiated with the same seed value. This results in the same set of numbers generated every time.

Conclusion

In this article, we learnt about the random number generator in C# and how it internally works to generate random numbers. We also briefly learnt the concept of pseudo-random and secure-random numbers. This information is sufficient for developers to use the Random class in their applications. Deep dive, if interested to explore more on random numbers for passwords and one-time passwords.

以上是C# 中的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！