C#隨機數

　　隨機數的類為Random，命名空間為System。

　　轉到Random的定義可以看到如下代碼（我把注釋刪掉了）：

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();
    }
}

　　我們從易到難挨個說說。

Random();

　　這是無參構造方法，比如在程序中這樣寫：

Random a = new Random();

　　得到的a就是一個隨機數生成器，它可以用來生成隨機數。

int Next();

　　這個方法返回值為int類型，調用它就能得到一個隨機數，反復調用就能反復得到隨機數。

　　例：

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

            Console.ReadKey();
        }

　　這樣就得到了10個隨機數，運行結果如下：　　

　　

 

 

 　　需要注意的是，雖然看上去Next方法返回值是int類型，但實際上它只返回非負整數，而且不包括int類型能表示的最大的那個整數（2^31 - 1）

int Next(int minValue, int maxValue);

　　這個方法能指定隨機數的生成范圍，左閉右開區間，即生成的數能包含minValue，不包含maxValue。可以包含負數。但是maxValue的值不能大於minValue的值，否則運行時會拋出異常。

int Next(int maxValue);

　　這個方法指定隨機數的最大值（不包含maxValue），並且它也只能生成非負整數，與Next(0, maxValue)是一個道理，如果傳入的maxValue為負數，那么運行時拋出異常，如果maxValue的值為0或1，那么生成的隨機數只能是0。

double NextDouble();

　　這個方法能返回一個大於或等於 0.0 且小於 1.0 的隨機浮點數。

void NextBytes(byte[] buffer);

　　這個方法傳入指定長度的byte類型的數組，用byte類型的隨機數填充數組，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();
}

　　運行結果：

　　

 

double Sample();

　　這個方法比較特殊，從聲明可以看出來，其他的方法權限都是public，這個方法是protected。從方法的描述上能看到，這個方法返回的也是大於或等於 0.0 且小於 1.0 的隨機浮點數，它與NextDouble看上去似乎只是權限不一樣，看了下面這段代碼就知道了：

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();
        }
    }
}

　　代碼分析：

　　首先定義了一個類MyRandom，繼承至Random，由於Random中的Sample()是虛方法，因此可以在派生類中將Sample()重寫，我在這里是將它固定返回0.125。在Main方法中構造了a這個對象，並且調用了a.NextDouble()去生成10個隨機數，運行結果如下：

　　

 

　　 從結果可以看出來，Random的Sample方法可以改變NextDouble()方法的行為，如果用戶想自定義獲取隨機數的方法，則可以通過重寫Sample來實現。

Random(int Seed);

　　最后再說一下這個帶參構造函數，它用來在構造對象時指定隨機數生成器的種子，而不帶參的構造函數則是以時間作為種子。至於種子是個什么東西，我也不知道，通過下面這個例子也許能說明：

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();
        }
    }
}

　　執行結果：

　　

 

 　　可見a對象和b對象是使用相同的種子123構造出來的，之后它們每次生成的隨機數的值都是一樣的。而如果使用默認的構造方法（以時間為種子）則不會有這種情況。

 　　注：之所以調用Thread.Sleep(1000);是為了錯開兩次構造隨機數對象的時間，如果不這么做的話，使用默認構造方法，連續兩次調用Random()得到的結果仍然可能會一樣，因為兩次調用Random()時的時間是一樣的。

　　我還沒有去研究過windows系統時間的最小單位，按一般經驗判斷可能是us，想想1us內調用兩次構造方法時間是夠夠的吧。