可植入的JavaScript随机数发生器

JavaScript Math.random()函数返回一个介于0和1之间的随机值,根据当前时间(类似于我相信的Java)自动播种。 但是,我不认为有什么办法为你设置自己的种子。

我怎样才能使一个随机数发生器,我可以提供我自己的种子值,以便我可以让它产生(伪)随机数的可重复序列?

    其中一个选项是http://davidbau.com/seedrandom ,它是一个基于RC4的可执行Math.random()嵌入式替换,具有很好的属性。

    如果您希望能够指定种子, getSeconds()需要将调用替换为getSeconds()getMinutes() 。 你可以传入一个int值,并使用mod的一半作为秒值,另一半模60给你另一个部分。

    这就是说,这个方法看起来像垃圾。 做适当的随机数生成是非常困难的。 与此明显的问题是,随机数种子是基于秒和分钟。 要猜测种子并重新创建随机数字流,只需要尝试3600个不同的秒和分钟组合。 这也意味着只有3600种可能的种子。 这是可以纠正的,但我从一开始就怀疑这个RNG。

    如果你想使用更好的RNG,试试Mersenne Twister 。 这是一个测试和相当强大的RNG,具有巨大的轨道和出色的性能。

    编辑:我真的应该是正确的,并将此称为伪随机数生成器或PRNG。

    “任何使用算术方法产生随机数字的人都处于犯罪状态。”
    —约翰·冯·诺依曼

    如果你不需要播种能力,只需使用Math.random()并在其周围构建辅助函数(例如, randRange(start, end) )。

    我不确定你使用的是哪种RNG,但最好是知道并记录下来,以便了解它的特点和局限性。

    像Starkii说的那样,Mersenne Twister是一个很好的PRNG,但实施并不容易。 如果你想自己动手尝试LCG ,那很容易,具有像样的随机性(不如Mersenne Twister),你可以使用一些常用的常量。

     function RNG(seed) { // LCG using GCC's constants this.m = 0x80000000; // 2**31; this.a = 1103515245; this.c = 12345; this.state = seed ? seed : Math.floor(Math.random() * (this.m-1)); } RNG.prototype.nextInt = function() { this.state = (this.a * this.state + this.c) % this.m; return this.state; } RNG.prototype.nextFloat = function() { // returns in range [0,1] return this.nextInt() / (this.m - 1); } RNG.prototype.nextRange = function(start, end) { // returns in range [start, end): including start, excluding end // can't modulu nextInt because of weak randomness in lower bits var rangeSize = end - start; var randomUnder1 = this.nextInt() / this.m; return start + Math.floor(randomUnder1 * rangeSize); } RNG.prototype.choice = function(array) { return array[this.nextRange(0, array.length)]; } var rng = new RNG(20); for (var i = 0; i < 10; i++) console.log(rng.nextRange(10,50)); var digits = ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']; for (var i = 0; i < 10; i++) console.log(rng.choice(digits)); 

    我使用Mersenne Twister的JavaScript端口: https : //gist.github.com/300494它允许您手动设置种子。 另外,正如其他答案中提到的,梅森扭转者是一个非常好的PRNG。

    你列出的代码看起来像一个Lehmer RNG 。 如果是这种情况,那么2147483647是最大的32位有符号整数, 2147483647是最大的32位素数, 48271是一个全周期乘数,用于生成数字。

    如果这是真的,你可以修改RandomNumberGenerator接受一个额外的参数seed ,然后设置this.seedseed ; 但是你必须小心确保种子能够产生随机数字的良好分布(莱默可以像这样怪异) – 但是大多数种子都可以。

    以下是一个PRNG,可以喂养一个自定义的种子。 调用SeedRandom将返回一个随机生成器函数。 SeedRandom可以不带任何参数被调用,以便用当前时间播种返回的随机函数,或者可以用1或2个非负的inters作为参数来调用SeedRandom,以便用这些整数来播种。 由于浮点精度只有1个值,所以只允许发生器启动到2 ^ 53个不同状态之一。

    返回的随机数生成器函数使用一个名为limit整型参数,限制值必须在1到4294965886之间,函数将返回范围为0的数字到limit-1。

     function SeedRandom(state1,state2){ var mod1=4294967087 var mul1=65539 var mod2=4294965887 var mul2=65537 if(typeof state1!="number"){ state1=+new Date() } if(typeof state2!="number"){ state2=state1 } state1=state1%(mod1-1)+1 state2=state2%(mod2-1)+1 function random(limit){ state1=(state1*mul1)%mod1 state2=(state2*mul2)%mod2 if(state1<limit && state2<limit && state1<mod1%limit && state2<mod2%limit){ return random(limit) } return (state1+state2)%limit } return random } 

    使用示例:

     var generator1=SeedRandom() //Seed with current time var randomVariable=generator1(7) //Generate one of the numbers [0,1,2,3,4,5,6] var generator2=SeedRandom(42) //Seed with a specific seed var fixedVariable=generator2(7) //First value of this generator will always be //1 because of the specific seed. 

    该发生器具有以下特性:

    • 它有大约2 ^ 64个不同的可能的内部状态。
    • 它有一个大约2 ^ 63的时间,远远超过任何人在JavaScript程序中实际需要的时间。
    • 由于mod值是素数,所以输出中没有简单的模式,不管选择的限制如何。 这不像一些比较简单的PRNGs,它们表现出一些相当系统的模式。
    • 无论何种限制,它都会丢弃一些结果以获得完美的分布。
    • 速度相对较慢,在我的机器上每秒运行10万次左右。

    如果你用Typescript进行编程,那么我就把Christopher Henkelmann对这个主题的答案引入的Mersenne Twister实现改编为一个打字稿类:

     /** * copied almost directly from Mersenne Twister implementation found in https://gist.github.com/banksean/300494 * all rights reserved to him. */ export class Random { static N = 624; static M = 397; static MATRIX_A = 0x9908b0df; /* constant vector a */ static UPPER_MASK = 0x80000000; /* most significant wr bits */ static LOWER_MASK = 0x7fffffff; /* least significant r bits */ mt = new Array(Random.N); /* the array for the state vector */ mti = Random.N + 1; /* mti==N+1 means mt[N] is not initialized */ constructor(seed:number = null) { if (seed == null) { seed = new Date().getTime(); } this.init_genrand(seed); } private init_genrand(s:number) { this.mt[0] = s >>> 0; for (this.mti = 1; this.mti < Random.N; this.mti++) { var s = this.mt[this.mti - 1] ^ (this.mt[this.mti - 1] >>> 30); this.mt[this.mti] = (((((s & 0xffff0000) >>> 16) * 1812433253) << 16) + (s & 0x0000ffff) * 1812433253) + this.mti; /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */ /* In the previous versions, MSBs of the seed affect */ /* only MSBs of the array mt[]. */ /* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto */ this.mt[this.mti] >>>= 0; /* for >32 bit machines */ } } /** * generates a random number on [0,0xffffffff]-interval * @private */ private _nextInt32():number { var y:number; var mag01 = new Array(0x0, Random.MATRIX_A); /* mag01[x] = x * MATRIX_A for x=0,1 */ if (this.mti >= Random.N) { /* generate N words at one time */ var kk:number; if (this.mti == Random.N + 1) /* if init_genrand() has not been called, */ this.init_genrand(5489); /* a default initial seed is used */ for (kk = 0; kk < Random.N - Random.M; kk++) { y = (this.mt[kk] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[kk + 1] & Random.LOWER_MASK); this.mt[kk] = this.mt[kk + Random.M] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1]; } for (; kk < Random.N - 1; kk++) { y = (this.mt[kk] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[kk + 1] & Random.LOWER_MASK); this.mt[kk] = this.mt[kk + (Random.M - Random.N)] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1]; } y = (this.mt[Random.N - 1] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[0] & Random.LOWER_MASK); this.mt[Random.N - 1] = this.mt[Random.M - 1] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1]; this.mti = 0; } y = this.mt[this.mti++]; /* Tempering */ y ^= (y >>> 11); y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680; y ^= (y << 15) & 0xefc60000; y ^= (y >>> 18); return y >>> 0; } /** * generates an int32 pseudo random number * @param range: an optional [from, to] range, if not specified the result will be in range [0,0xffffffff] * @return {number} */ nextInt32(range:[number, number] = null):number { var result = this._nextInt32(); if (range == null) { return result; } return (result % (range[1] - range[0])) + range[0]; } /** * generates a random number on [0,0x7fffffff]-interval */ nextInt31():number { return (this._nextInt32() >>> 1); } /** * generates a random number on [0,1]-real-interval */ nextNumber():number { return this._nextInt32() * (1.0 / 4294967295.0); } /** * generates a random number on [0,1) with 53-bit resolution */ nextNumber53():number { var a = this._nextInt32() >>> 5, b = this._nextInt32() >>> 6; return (a * 67108864.0 + b) * (1.0 / 9007199254740992.0); } } 

    你可以比使用它如下:

     var random = new Random(132); random.nextInt32(); //return a pseudo random int32 number random.nextInt32([10,20]); //return a pseudo random int in range [10,20] random.nextNumber(); //return aa pseudo random number in range [0,1] 

    检查来源更多的方法。

    注意:此代码最初包含在上面的问题中。 为了保持这个问题的简短和重点,我已经把它移到了这个社区Wiki的答案。

    我发现这个代码踢了起来,它似乎工作得很好,随机数然后使用种子,但我不太确定逻辑是如何工作的(例如2345678901,48271和2147483647数字来自哪里)。

     function nextRandomNumber(){ var hi = this.seed / this.Q; var lo = this.seed % this.Q; var test = this.A * lo - this.R * hi; if(test > 0){ this.seed = test; } else { this.seed = test + this.M; } return (this.seed * this.oneOverM); } function RandomNumberGenerator(){ var d = new Date(); this.seed = 2345678901 + (d.getSeconds() * 0xFFFFFF) + (d.getMinutes() * 0xFFFF); this.A = 48271; this.M = 2147483647; this.Q = this.M / this.A; this.R = this.M % this.A; this.oneOverM = 1.0 / this.M; this.next = nextRandomNumber; return this; } function createRandomNumber(Min, Max){ var rand = new RandomNumberGenerator(); return Math.round((Max-Min) * rand.next() + Min); } //Thus I can now do: var letters = ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']; var numbers = ['1','2','3','4','5','6','7','8','9','10']; var colors = ['red','orange','yellow','green','blue','indigo','violet']; var first = letters[createRandomNumber(0, letters.length)]; var second = numbers[createRandomNumber(0, numbers.length)]; var third = colors[createRandomNumber(0, colors.length)]; alert("Today's show was brought to you by the letter: " + first + ", the number " + second + ", and the color " + third + "!"); /* If I could pass my own seed into the createRandomNumber(min, max, seed); function then I could reproduce a random output later if desired. */ 

    只需参数化构造函数并设置种子:

     function RandomNumberGenerator(Seed){ var d = new Date(); this.seed = Seed; this.A = 48271; this.M = 2147483647; this.Q = this.M / this.A; this.R = this.M % this.A; this.oneOverM = 1.0 / this.M; this.next = nextRandomNumber; return this; } 

    并调整你的功能,创建这样的随机数发生器:

     function createRandomNumber(Seed, Min, Max){ var rand = new RandomNumberGenerator(Seed); return Math.round((Max-Min) * rand.next() + Min); } 

    并像这样打电话:

     var letters = ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']; var numbers = ['1','2','3','4','5','6','7','8','9','10']; var colors = ['red','orange','yellow','green','blue','indigo','violet']; var seed = <generate seed>; var first = createRandomNumber(seed, 0, letters.length); var second = createRandomNumber(seed, 0, numbers.length); var third = createRandomNumber(seed, 0, colors.length); 

    好的,这是我解决的解决方案。

    首先使用“newseed()”函数创建种子值。 然后你将种子值传递给“srandom()”函数。 最后,“srandom()”函数返回0到1之间的伪随机值。

    关键的一点是种子值存储在一个数组中。 如果它只是一个整数或浮点数,每次调用函数时,该值都会被覆盖,因为整数,浮点数,字符串等的值直接存储在堆栈中,而不是像数组和其他对象。 因此,种子的价值可能保持不变。

    最后,可以定义“srandom()”函数,使其成为“数学”对象的一种方法,但是我将留给您弄清楚。 ;)

    祝你好运!

    JavaScript的:

     // Global variables used for the seeded random functions, below. var seedobja = 1103515245 var seedobjc = 12345 var seedobjm = 4294967295 //0x100000000 // Creates a new seed for seeded functions such as srandom(). function newseed(seednum) { return [seednum] } // Works like Math.random(), except you provide your own seed as the first argument. function srandom(seedobj) { seedobj[0] = (seedobj[0] * seedobja + seedobjc) % seedobjm return seedobj[0] / (seedobjm - 1) } // Store some test values in variables. var my_seed_value = newseed(230951) var my_random_value_1 = srandom(my_seed_value) var my_random_value_2 = srandom(my_seed_value) var my_random_value_3 = srandom(my_seed_value) // Print the values to console. Replace "WScript.Echo()" with "alert()" if inside a Web browser. WScript.Echo(my_random_value_1) WScript.Echo(my_random_value_2) WScript.Echo(my_random_value_3) 

    Lua 4(我的个人目标环境):

     -- Global variables used for the seeded random functions, below. seedobja = 1103515.245 seedobjc = 12345 seedobjm = 4294967.295 --0x100000000 -- Creates a new seed for seeded functions such as srandom(). function newseed(seednum) return {seednum} end -- Works like random(), except you provide your own seed as the first argument. function srandom(seedobj) seedobj[1] = mod(seedobj[1] * seedobja + seedobjc, seedobjm) return seedobj[1] / (seedobjm - 1) end -- Store some test values in variables. my_seed_value = newseed(230951) my_random_value_1 = srandom(my_seed_value) my_random_value_2 = srandom(my_seed_value) my_random_value_3 = srandom(my_seed_value) -- Print the values to console. print(my_random_value_1) print(my_random_value_2) print(my_random_value_3)