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在 Objective-C 中生成随机数

我主要是Java头,我想要一种方法来生成0到74之间的伪随机数。在Java中我会使用该方法:

Random.nextInt(74)

我对关于种子或真正随机性的讨论不感兴趣,只是你如何在 Objective-C 中完成相同的任务。我搜索了谷歌,似乎有很多不同且相互矛盾的信息。


P
Paulo Mattos

您应该使用 arc4random_uniform() 函数。它使用优于rand的算法。你甚至不需要设置种子。

#include <stdlib.h>
// ...
// ...
int r = arc4random_uniform(74);

arc4random 手册页:

名称 arc4random, arc4random_stir, arc4random_addrandom -- arc4 随机数生成器库标准 C 库 (libc, -lc) 概要 #include u_int32_t arc4random(void);无效 arc4random_stir(无效);无效 arc4random_addrandom(unsigned char *dat, int datlen);描述 arc4random() 函数使用 arc4 密码所使用的密钥流生成器,它使用 8*8 8 位 S-Box。 S-Box 可以处于大约 (2**1700) 个状态。 arc4random() 函数返回 0 到 (2**32)-1 范围内的伪随机数,因此具有 rand(3) 和 random(3) 范围的两倍。 arc4random_stir() 函数从 /dev/urandom 读取数据,并通过 arc4random_addrandom() 使用它来置换 S-Box。在使用 arc4random() 之前无需调用 arc4random_stir(),因为 arc4random() 会自动初始化自身。示例 下面使用 arc4random() 生成传统 rand() 和 random() 函数的直接替换:#define foo4random() (arc4random() % ((unsigned)RAND_MAX + 1))


按照@yood 的说明使用arc4random_uniform(x)。它也在 stdlib.h 中(在 OS X 10.7 和 iOS 4.3 之后),并提供更均匀的随机数分布。用法int r = arc4random_uniform(74);
注意:如果您碰巧选择了较差的范围,则来自 arc4random 的分布可能非常差。我没有意识到二次幂的期望。 +1 使用@yood 的版本 - 对较大的数字(例如 400 的范围)产生了明显的影响
它只生成 32 位数字吗?
@codecowboy 它没有。它总是返回 [0, (2^32)-1] 范围内的整数。它是将范围的上限限制为您指定的数字的模数。
这不会给出0到73之间的随机数吗?
C
Community

使用 arc4random_uniform(upper_bound) 函数生成一个范围内的随机数。下面将生成一个介于 0 和 73 之间的数字。

arc4random_uniform(74)

arc4random_uniform(upper_bound) 避免 modulo bias 如手册页中所述:

arc4random_uniform() 将返回一个小于upper_bound 的均匀分布的随机数。建议使用 arc4random_uniform(),而不是像 ``arc4random() % upper_bound'' 这样的结构,因为当上限不是 2 的幂时,它可以避免“模偏差”。


请注意, arc4random_uniform() 需要 iOS 4.3。如果您支持旧设备,则应添加检查:#if __IPHONE_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= __IPHONE_4_3 如果检查失败,请退回到其他解决方案。
arc4random_uniform() 也需要 10.7 或更高版本。它在 10.6 中使您的应用程序崩溃
@Tibidabo 您的评论非常错误且具有误导性。我只是厌倦了在 iOS 10.3 上使用 arc4random_uniform() 并且没有问题。它不需要 10.7 或更高版本
@Fourth 没有 iOS 10.7 这样的东西,它是 macOS 10.7。自从我写评论以来已经超过 5 年了,那时它是最大的 iOS 5。
J
James Ko

和C一样,你会做

#include <time.h>
#include <stdlib.h>
...
srand(time(NULL));
int r = rand() % 74;

(假设您的意思是包括 0 但不包括 74,这就是您的 Java 示例所做的)

编辑:随意将 random()arc4random() 替换为 rand()(正如其他人指出的那样,这很糟糕)。


-1。您需要为随机数生成器播种,否则每次执行都会得到相同的数字模式。
我想从一个不同于零的数字开始怎么样?
@amok:您只需将要开始的数字添加到结果中
我一直得到数字 9。我会说很随机;D
我刚刚测试了random(),它显示了与rand()相同的问题
P
Peter Mortensen

我想我可以添加一种我在许多项目中使用的方法。

- (NSInteger)randomValueBetween:(NSInteger)min and:(NSInteger)max {
    return (NSInteger)(min + arc4random_uniform(max - min + 1));
}

如果我最终在许多文件中使用它,我通常将宏声明为

#define RAND_FROM_TO(min, max) (min + arc4random_uniform(max - min + 1))

例如

NSInteger myInteger = RAND_FROM_TO(0, 74) // 0, 1, 2,..., 73, 74

注意:仅适用于 iOS 4.3/OS X v10.7 (Lion) 及更高版本


加法是可交换的,即使是使用二进制补码固定的二进制整数。因此 max - min + 1 与 max + 1 - min 以及 1 + max - min 完全相同。
T
Tibidabo

这将为您提供 0 到 47 之间的浮点数

float low_bound = 0;      
float high_bound = 47;
float rndValue = (((float)arc4random()/0x100000000)*(high_bound-low_bound)+low_bound);

或者只是简单地

float rndValue = (((float)arc4random()/0x100000000)*47);

下限和上限也可以是负数。下面的示例代码为您提供了一个介于 -35.76 和 +12.09 之间的随机数

float low_bound = -35.76;      
float high_bound = 12.09;
float rndValue = (((float)arc4random()/0x100000000)*(high_bound-low_bound)+low_bound);

将结果转换为更舍入的整数值:

int intRndValue = (int)(rndValue + 0.5);

这是不好的。你为什么使用浮点数而不是双精度数?如果您的浮点值是从 0 到 47,那么 (int) (rndValue + 0.5) 只会将值从 0.0 到 0.5 转换为 0,但从 0.5 到 1.5 的值将转换为 1 等等。所以数字 0 和47 的出现频率只有所有其他数字的一半。
@gnasher729 对不起,我不明白你的意思。显然,如果您需要双精度,您可以轻松地将“float”替换为“double”
我不认为这有什么大不了的。如果您只需要整数值,则可以通过删除浮点/双精度转换来使用 arc4random()/0x100000000)*(high_bound-low_bound)+low_bound。
以这种方式将整数转换为浮点数时会出现偏差。使用 drand48 代替浮点数。
M
Michael Buckley

根据 rand(3) 的手册页,rand 系列函数已被 random(3) 淘汰。这是因为 rand() 的低 12 位经过循环模式。要获得一个随机数,只需通过使用无符号种子调用 srandom() 为生成器播种,然后调用 random()。所以,相当于上面的代码是

#import <stdlib.h>
#import <time.h>

srandom(time(NULL));
random() % 74;

除非您想更改种子,否则您只需在程序中调用 srandom() 一次。尽管您说您不想讨论真正的随机值,但 rand() 是一个非常糟糕的随机数生成器,并且 random() 仍然存在模偏差,因为它会生成一个介于 0 和 RAND_MAX 之间的数字。因此,例如,如果 RAND_MAX 为 3,并且您想要一个介于 0 和 2 之间的随机数,那么您获得 0 的可能性是 1 或 2 的两倍。


您不妨调用 srandomdev() 而不是将时间传递给 srandom();它同样简单并且在数学上更好。
A
AW101

最好使用 arc4random_uniform。但是,这在 iOS 4.3 以下不可用。幸运的是 iOS 会在运行时绑定这个符号,而不是在编译时(所以不要使用 #if 预处理器指令来检查它是否可用)。

确定 arc4random_uniform 是否可用的最佳方法是执行以下操作:

#include <stdlib.h>

int r = 0;
if (arc4random_uniform != NULL)
    r = arc4random_uniform (74);
else
    r = (arc4random() % 74);

这个问题是关于使用后期绑定的Objective-C。与在编译/链接时绑定的 C 不同,Objective-C 在运行时绑定符号,并且它无法绑定的符号设置为 NULL。虽然你说这不是有效的 C 是对的,但它肯定是有效的 Objective-C。我在我的 iPhone 应用程序中使用了这个确切的代码。 [ps请您纠正您的反对意见]。
虽然 Objective-c 对 objc 方法使用后期绑定,但对于 C 函数,情况并非如此。如果函数在运行时不存在,这段代码肯定会崩溃。
根据 Apple “...链接器将不可用函数的地址设置为 NULL...”,参见清单 3.2:developer.apple.com/library/mac/#documentation/DeveloperTools/…。好的,所以它必须是弱链接,但它不会崩溃。
检查函数地址是否为 NULL 是一种已在 MacOS X 和 iOS 上的所有 C、C++ 和 Objective-C 版本中使用的方法。
E
Eli

我编写了自己的随机数实用程序类,这样我就有了一些功能更像 Java 中的 Math.random() 的东西。它只有两个功能,而且都是用 C 语言编写的。

头文件:

//Random.h
void initRandomSeed(long firstSeed);
float nextRandomFloat();

实现文件:

//Random.m
static unsigned long seed;

void initRandomSeed(long firstSeed)
{ 
    seed = firstSeed;
}

float nextRandomFloat()
{
    return (((seed= 1664525*seed + 1013904223)>>16) / (float)0x10000);
}

这是一种非常经典的生成伪随机数的方法。在我的应用程序委托中,我调用:

#import "Random.h"

- (void)applicationDidFinishLaunching:(UIApplication *)application
{
    initRandomSeed( (long) [[NSDate date] timeIntervalSince1970] );
    //Do other initialization junk.
}

然后我只是说:

float myRandomNumber = nextRandomFloat() * 74;

请注意,此方法返回一个介于 0.0f(含)和 1.0f(不含)之间的随机数。


1. 随机创建的随机数函数通常不是很随机。 2. 在 64 位处理器上完全损坏。 3. 使用自 1970 年以来的秒数作为随机种子使数字可预测。
T
Tom Howard

已经有一些很好的、清晰的答案,但问题要求一个介于 0 和 74 之间的随机数。使用:

arc4random_uniform(75)


j
jezrael

生成 0 到 99 之间的随机数:

int x = arc4random()%100;

生成 500 到 1000 之间的随机数:

int x = (arc4random()%501) + 500;

T
TwoStraws

从 iOS 9 和 OS X 10.11 开始,您可以使用新的 GameplayKit 类以多种方式生成随机数。

您有四种源类型可供选择:一般随机源(未命名,由系统选择它的功能)、线性同余、ARC4 和 Mersenne Twister。这些可以生成随机整数、浮点数和布尔值。

在最简单的层面上,您可以从系统的内置随机源生成一个随机数,如下所示:

NSInteger rand = [[GKRandomSource sharedRandom] nextInt];

这会生成一个介于 -2,147,483,648 和 2,147,483,647 之间的数字。如果你想要一个介于 0 和上限(不包括)之间的数字,你可以使用:

NSInteger rand6 = [[GKRandomSource sharedRandom] nextIntWithUpperBound:6];

GameplayKit 内置了一些方便的构造函数来处理骰子。例如,您可以像这样滚动一个六面骰子:

GKRandomDistribution *d6 = [GKRandomDistribution d6];
[d6 nextInt];

另外,您可以使用 GKShuffledDistribution 之类的东西来塑造随机分布。


Mersenne 对于像游戏开发这样生成的随机数的质量通常不太重要的事情来说是最快和最好的。
s
soumya

//以下示例将生成一个介于 0 和 73 之间的数字。

int value;
value = (arc4random() % 74);
NSLog(@"random number: %i ", value);

//In order to generate 1 to 73, do the following:
int value1;
value1 = (arc4random() % 73) + 1;
NSLog(@"random number step 2: %i ", value1);

输出:

随机数:72

随机数步骤 2:52


R
Robert Wasmann

对于游戏开发,使用 random() 生成随机数。可能比使用 arc4random() 快至少 5 倍。当使用全范围 random() 生成随机数时,模偏差不是问题,尤其是对于游戏。一定要先播种。在 AppDelegate 中调用 srandomdev()。下面是一些辅助函数:

static inline int random_range(int low, int high){ return (random()%(high-low+1))+low;}
static inline CGFloat frandom(){ return (CGFloat)random()/UINT32_C(0x7FFFFFFF);}
static inline CGFloat frandom_range(CGFloat low, CGFloat high){ return (high-low)*frandom()+low;}

请注意,虽然 random() 并不是那么随机,所以如果速度在您的代码中并不重要(比如只偶尔使用一次),那么请使用 arc4random()。