Ruby如何產生隨機數

Ruby產生隨機數的方法：首先在程式開始時在任何地方呼叫srand；然後在執行它時即可產生一系列不同的看似隨機的數字。

本文操作環境：Windows7系統、Dell G3電腦、ruby3.0.0版。

在Ruby中產生隨機數字

它可以在範圍程式（通常是遊戲和模擬）中用來產生隨機數。雖然沒有電腦可以產生真正的隨機數，但Ruby確實提供了對返回偽隨機數的方法的存取。

數字其實不是隨機的

沒有一台計算機能純粹透過計算產生真正的隨機數。它們能做的最好的事情就是產生偽隨機數，偽隨機數是一組看起來隨機但實際上不是隨機的數字。

對人類觀察者來說，這些數字確實是隨機的。不會有短的重複序列，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，就可以發現原始種子，重新創建序列，並猜測序列中的下一個數字。

因此，本文中討論的方法可能不應該用於產生必須加密安全性的數字。

如上所述，必須對偽隨機數產生器(PRNGs)進行播種，以便每次產生新的隨機數時產生不同的序列。請記住，沒有一種方法是神奇的——這些看似隨機的數字是用相對簡單的演算法和相對簡單的算術產生的。透過播種PRNG，每次都可以從不同的點開始。如果你不播種，它每次都會產生相同的數字序列。

在Ruby中，可以不帶參數地呼叫核心#srand方法。它將根據時間、進程ID和序號選擇隨機數種子。只需在程式開始時在任何地方呼叫srand，每次運行它時都會產生一系列不同的看似隨機的數字。當程式啟動時隱式地呼叫此方法，並使用時間和進程ID(無序號)播種PRNG。

產生數字

一旦程式運行並且核心#srand被隱式或明確地調用，就可以調用核心#rand方法。這個方法呼叫時沒有參數，它將傳回一個從0到1的隨機數。在過去，這個數字通常會縮放到您希望產生的最大數字，也許to_i呼叫它來將其轉換為整數。

# 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方法可以接受單一參數。如果這個參數是任何類型的數字，Ruby將產生一個從0到(不包括)那個數字的整數。

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

但是，如果您想要產生一個從10到15的數字呢?通常，您會產生一個從0到5的數字，並將其加到10。然而，Ruby讓它更容易。

您可以將一個Range物件傳遞給Kernel#rand，它的作用正如您所期望的:在該範圍內產生一個隨機整數。

一定要注意這兩種類型的範圍。如果呼叫rand(10..15)，就會產生一個從10到15的數字，包括15。而蘭德(10…15)(有3個點)將產生一個從10到15的數字，不包括15。

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

非隨機隨機數

有時您需要看起來隨機的數字序列，但每次都需要產生相同的序列。例如，如果在單元測試中產生隨機數，那麼每次都應該產生相同的數字序列。

在一個序列上失敗的單元測試在下一次運行時應該會再次失敗，如果下一次它產生了一個不同的序列，那麼它可能不會失敗。為此，使用一個已知的常數值來呼叫核心#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，核心#rand的實作是非ruby的。它不以任何方式抽象PRNG，也不允許實例化PRNG。對於PRNG，所有程式碼共享一個全域狀態。如果您更改種子或以其他方式更改PRNG的狀態，其影響範圍可能比您預期的更廣。

然而，由於程式期望這個方法的結果是隨機的(因為這是它的目的)，這可能永遠不會成為問題。只有當程式期望看到預期的數字序列時，例如它呼叫了一個具有常數值的srand，它才會看到意外的結果。

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