C#随机数

2021-08-14 05:55:39

　　随机数的类为Random，命名空间为System。

　　转到Random的定义可以看到如下代码（我把注释删掉了）：

namespace System
{
    public class Random
    {
        public Random();
        public Random(int Seed);

        public virtual int Next();
        public virtual int Next(int minValue, int maxValue);
        public virtual int Next(int maxValue);
        public virtual void NextBytes(byte[] buffer);
        public virtual double NextDouble();
        protected virtual double Sample();
    }
}

　　我们从易到难挨个说说。

Random();

　　这是无参构造方法，比如在程序中这样写：

Random a = new Random();

　　得到的a就是一个随机数生成器，它可以用来生成随机数。

int Next();

　　这个方法返回值为int类型，调用它就能得到一个随机数，反复调用就能反复得到随机数。

　　例：

        static void Main(string[] args)
        {
            Random a = new Random();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine(a.Next());
            }

            Console.ReadKey();
        }

　　这样就得到了10个随机数，运行结果如下：　　

　　需要注意的是，虽然看上去Next方法返回值是int类型，但实际上它只返回非负整数，而且不包括int类型能表示的最大的那个整数（2^31 - 1）

int Next(int minValue, int maxValue);

　　这个方法能指定随机数的生成范围，左闭右开区间，即生成的数能包含minValue，不包含maxValue。可以包含负数。但是maxValue的值不能大于minValue的值，否则运行时会抛出异常。

int Next(int maxValue);

　　这个方法指定随机数的最大值（不包含maxValue），并且它也只能生成非负整数，与Next(0, maxValue)是一个道理，如果传入的maxValue为负数，那么运行时抛出异常，如果maxValue的值为0或1，那么生成的随机数只能是0。

double NextDouble();

　　这个方法能返回一个大于或等于 0.0 且小于 1.0 的随机浮点数。

void NextBytes(byte[] buffer);

　　这个方法传入指定长度的byte类型的数组，用byte类型的随机数填充数组，如：

static void Main(string[] args)
{
    Random a = new Random();
    byte[] b = new byte[10];

    a.NextBytes(b);
    foreach(byte i in b)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }

    Console.ReadKey();
}

　　运行结果：

double Sample();

　　这个方法比较特殊，从声明可以看出来，其他的方法权限都是public，这个方法是protected。从方法的描述上能看到，这个方法返回的也是大于或等于 0.0 且小于 1.0 的随机浮点数，它与NextDouble看上去似乎只是权限不一样，看了下面这段代码就知道了：

namespace sdq
{
    class MyRandom : Random
    {
        protected override double Sample()
        {
            return 0.125;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyRandom a = new MyRandom();

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine(a.NextDouble());
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

　　代码分析：

　　首先定义了一个类MyRandom，继承至Random，由于Random中的Sample()是虚方法，因此可以在派生类中将Sample()重写，我在这里是将它固定返回0.125。在Main方法中构造了a这个对象，并且调用了a.NextDouble()去生成10个随机数，运行结果如下：

　　从结果可以看出来，Random的Sample方法可以改变NextDouble()方法的行为，如果用户想自定义获取随机数的方法，则可以通过重写Sample来实现。

Random(int Seed);

　　最后再说一下这个带参构造函数，它用来在构造对象时指定随机数生成器的种子，而不带参的构造函数则是以时间作为种子。至于种子是个什么东西，我也不知道，通过下面这个例子也许能说明：

using System;
using System.Threading;

namespace test
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Random a = new Random(123);
            Thread.Sleep(1000);
            Random b = new Random(123);

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine("{0}\t{1}", a.Next(), b.Next());
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

　　执行结果：

　　可见a对象和b对象是使用相同的种子123构造出来的，之后它们每次生成的随机数的值都是一样的。而如果使用默认的构造方法（以时间为种子）则不会有这种情况。

　　注：之所以调用Thread.Sleep(1000);是为了错开两次构造随机数对象的时间，如果不这么做的话，使用默认构造方法，连续两次调用Random()得到的结果仍然可能会一样，因为两次调用Random()时的时间是一样的。

　　我还没有去研究过windows系统时间的最小单位，按一般经验判断可能是us，想想1us内调用两次构造方法时间是够够的吧。

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