原文鏈接:http://www.soulteary.com/2014/07/05/js-math-random-trick.html
看到題目,如果大家平時被問到:如何生成一個怎么樣怎么樣的整數隨機數,估計大家都會不屑,但是當你淡定的回答獲取一個范圍應該是隨機數seeds和區間數值差的乘機與最小數相加然后再怎么怎么的時候…有沒有發現你的思維已經固化了呢。
這個知識點應該是玩JS肯定會碰到的之一吧。文末有Markdown,可以直接下載閱讀,清爽一點。
先來掉書袋,看看MDN的文檔。
打開Node,進入終端命令行模式,輸入Math.random():
javaScript| 123 | >Math.random() 0.436846193857491 |
結果是不是依舊如同往常一樣稀松平常的小于1的一個偽隨機數跳了出來呢。 這個時候,如果別人問你,還有什么其他方案可以生成隨機數么,你會想到神馬呢。
逝者如斯夫,不舍昼夜。
如果你繼續在終端里輸入new Date()-0:
| 123 | >newDate()-0 1404488829907 |
我想你可以得到一個自增的數字,對,就是“秒”,如果你說這貨哪里隨機了,請別著急:
Javascript| 123 | >(newDate()-0)%10086 8657 |
這里的取模%的數值可以是大于2且最好小于當前時間的數值,則可以得到你取模數值概率分之一的概率的隨機數。
如果你取模的數值是隨機數呢,那么產生這個隨機數的可見的兩個變量都是隨機的,那么是不是近似真的“隨機數”了呢?
當然,如果使用這招,還要考慮到硬件以及語言執行過程的耗時,因為我們知道計算機執行的時候,有一個時間的精度的范疇,所以需要使用一點點的延時抑制。
扯了一些沒用的,你可能著急了,那么請保持好奇心,我們繼續說點無聊的事情。
Math.random會提供給我們一個[0,1)之間的隨機數,但是如果我們要[1,10]范圍隨機整數的話,可以使用以下三個函數:
Math.roundMath.ceilMath.floor我們先來生成一個隨機數:
JavaScript| 123 | >Math.random()*(10-1)+1 8.26644050120376 |
接著我們來使用這三個Math內建函數:
JavaScript| 1234567891011 | >Math.round(8.26644050120376) 8 >Math.ceil(8.26644050120376) 9 >Math.floor(8.26644050120376) 8 |
把數值換成8.56644050120376后,再來看看:
| 1234567891011 | >Math.round(8.56644050120376) 9 >Math.ceil(8.56644050120376) 9 >Math.floor(8.56644050120376) 8 |
所以區別一目了然,對于浮點數,round會遵守四舍五入規則,ceil無論如何貪心進位+1,floor無論如何都小心翼翼的自斷一臂-1,至于整數,自己試試看咯。
說到這里,接下來可以正常的描述內容了:
問:如何快速生成一段隨機文本,比如驗證碼或者我們訪問網站常見的隨機數token。
答案很多,我說一個經典的,其實思路很簡單,把剛剛生成隨機數的方法隨便選擇一個.toString():
JavaScript| 1 | Math.random().toString(36).substring(7); |
//當然也可以寫成這樣
JavaScript| 1 | Math.random().toString(36).slice(2); |
//或者利用時間
JavaScript| 1 | (newDate()-0).toString(36) |
隨便輸出一些,我們可以看到這貨輸出的字符串長短參次不齊的:
JavaScript| 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243 | mptzulnb3xr 87jx7vkuik9 761qsolayvi amqx2mx6r ce5uyvkuik9 5ioufim5cdi dirp4hiwwmi ioe597ldi ohn9izfr sPRsakk2o6r 5g3ruo6flxr ... //單純時間來做隨機是不是生成的慘不忍睹 //而且不做隨機延時抑制,重復太明顯 hx7pom3y hx7pom3z hx7pom40 hx7pom41 hx7pom42 hx7pom43 hx7pom44 hx7pom45 |
我們先來看看為什么用toString()可以生成隨機數: 首先前面的家伙不管是隨機數seeds生成的,還是時間遞增的長整型,它們都是Number構造器構造出來的[object Number],而在ecma.js中,Number的這個方法是這樣的:
JavaScript| 123456789 | /** @param {Number} [radix] @return {string} */ Number.prototype.toString=function(radix){}; |
作為一個好人,我給你指條明路,MDN的文檔
看過之后是不是想到了parseInt函數的第二個參數?我們發現,這個原生函數支持2~36(如果超出36,那么26個字母就不夠用了親)進制的轉換,所以如果在生成的時候,隨機切換進制,取結果的隨機位置,效果會不會更好呢,你可以試一試。
如果你想獲得字母多一點且平均一點,那么只有使用36進制了,但是不管怎么躲,都有可能出現一串數字。
| 1 | xjuk0zxofen1xlxr |
有沒有好方法來解決這個問題呢,答:
| 1 | Math.random().toString(36).replace(/[^a-z]+/g,'') |
| 123 | //或者這樣 Math.random().toString(36).slice(2).replace(//d/g,'') |
這個時候,你或許會說,文章該就此結束了吧,這個方法看起來很爽很簡潔。 不過,你有思考過一個問題么,回顧前文,隨機數可以是0,1,…這些整數…
當隨機數是這些數值的時候,很抱歉,返回值是原來的數值,即0,1,…,我們得到的最后的結果就會是一個空字符串,而如果是0.5這類某些以5結尾的浮點數的時候,結果依然如此。還有當數值是某些時候,生成的隨機數位數會比較短…
解決這個問題,你當然可以重新生成這個隨機數,直到它輸出一個你心滿意足的隨機數再放過他,但是,我們剛剛了解到的生成一個大的隨機數的方法是依賴時間,小學還是初中學過的用一個比較小的數值除以一個比較大的數值,得到的結果是一個更小的浮點數來解決這個問題呢。
| 1 | (Math.random()/+newDate()).toString(36).replace(//d/g,'').slice(1) |
這樣就得到了一個比較長,且比較公平的隨機數。可以用node驗證一下:
| 1 | varc={},r;for(vari=0,j=10000000;i<j;i++){r=(Math.random()/+newDate()).toString(36).replace(//d/g,'').slice(1);c[r]?c[r]+=1:c[r]=1;}for(variinc){if(c[i]===1){deletec[i];}}console.log(c); |
運行結果是沒有任何沖突,當然這可能是小概率事件。如果你覺得你點很背,你可以試一試下面這段,手動執行幾次,看看,有沒有不是空數組這個結果的結果。
| 1 | for(vari=0,j=100;i<j;i++){(function(){varc={},r;for(vari=0,j=1000;i<j;i++){r=(Math.random()/+newDate()).toString(36).replace(//d/g,'').slice(1);c[r]?c[r]+=1:c[r]=1;}for(variinc){if(c[i]===1){deletec[i];}}console.log(c);}())} |
當然,你也可以不用這兩個測試例子上面的那段代碼,改用下面這種方式,多輸出幾次隨機字符串,然后拼合在一起。
| 1 | for(varc='';c.length<5;)c+=Math.random().toString(36).substr(2) |
這個把戲估計你看膩了,我們來看下面這個系列的示例,從固定的字典中抽取字符構成隨機字符串:
依賴Array的map方法,要注意兼容性,當然,你從MDN那邊copy一段hacks也可以無縫兼容,是不是看起來高大上一點:
| 123456789 | Array.apply(0,Array(5)).map(function(){ return(function(charset){ returncharset.charAt(Math.floor(Math.random()*charset.length)) }('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789')); }).join(''); |
不過或許你更容易接受這種多一點:
| 1234567 | functionrand(length,current){ current=current?current:''; returnlength?rand(--length,"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXTZabcdefghiklmnopqrstuvwxyz".charAt(Math.floor(Math.random()*60))+current):current; } |
或者更傳統的:
| 1234567891011 | functionrand(){ vartext=""; varpossible="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"; for(vari=0;i<5;i++)text+=possible.charAt(Math.floor(Math.random()*possible.length)); returntext; } |
或許你以為這樣把戲就玩完了,too young too simple,之前玩過了Number的原生函數,我們還可以動手腳的是String的原生函數,比如我們知道,字母的ASCII碼是[65,97],那么當這個區間是字典,我們隨機抽取這個區間是不是會有一些好玩的事情發生呢。
| 123456789101112131415 | functionrand(x){ vars=""; while(s.length<x&&x>0){ varr=Math.random(); s+=String.fromCharCode(Math.floor(r *26)+(r>0.5?97:65)); } returns; } |
隨便輸入一個電話號碼(推薦輸入短一點的數),然后等等看,是不是會出現下面的結果:
| 1 | JrxKnxrHwJzGCKoKCzrpFxMxDBFqBrpAEGvpvMtCIHIHFCxtMxrHtpEGDyxzxwMBBqDvEBwxprwHqDMCErIzLwuyFApnxpxJoxBAFEoHsAEqvIxBIJvpFBoLnvurHJsvDFwGtFvDsELMLwzowvqBJtCwrGCsCHGvsxCLunGxtrtnyvvwyFqEsstotxnsrqLHAIyCxzLxDqtuzsoFJAGHyxrwxJusJrtpuvIyIILoJrGLKnptqHLBAKwGEpnIwzCtFAnrHIqLHynGwuyuPSDpLJFGxBuJBouwCDGKsKFCLKnAzoupsxFqIynKFCoBApyBsJKzJpKwEFCyGywrBoFpvorMzBrBAFowrKxvuJLoKtzpEoDsEsBExyGBMssnADnBwrvJDGunJsMyFGCxIFApEnoLyGxBrHroBsLAICGLDIwvqp |
這個話題,好像說的有點麻木了,換個需求吧。有的網站會玩一些隨機背景色的小花樣。有沒有優雅的解決方案呢:
遵守隨機數函數的定義,獲取顏色數值之間的數值就好,看過了上面的代碼,這句,很好懂了伐:
| 1 | '#'+(0x1000000+(Math.random())*0xffffff).toString(16).substr(1,6) |
當然,你可以寫一個更加直觀的方案:
| 1234567891011 | //用十進制數據來代替16進制數據運算,請注意因為右邊是開區間,要比上面的0xffffff +1,最后將結果轉換回十六進制,然后修剪一下字符串,輸出 Math.floor(Math.random()*16777216).toString(16); '#000000'.slice(0,-color.length)+color; //或者更簡短的樣子如下 "#"+("000000"+Math.floor(Math.random()*16777216).toString(16)).substr(-6); |
還有一類花樣,如下:
| 1234567 | functionrandomColor(){ varr=function(){returnMath.floor(Math.random()*256)}; return"rgb("+r()+","+r()+","+r()+")"; } |
輸出如下:
| 1 | rgb(29,236,191) |
時間不早了,最后說一下隨機排序數組吧。
關于洗牌算法,網上流傳很多,隨便選擇一種模擬一下就好,比如隨便寫的全重排:
| 12345678910111213 | vari=0,data=[],r; for(;i<10;data[i++]=i); while(--i){ r=Math.round(Math.random()*9+1)-1; data[i]=data[i]+data[r],data[r]=data[i]-data[r],data[i]=data[i]-data[r]; } console.log(data) |
或者利用Array.prototype.sort()函數,這里可以不把里面的數值帶進來運算。
首先Math.random()會生成一個[0,1)之間的數值,用0.5這個比較公平的數值減去它,概率得到小于0,等于0,大于0三種狀況,而Array.prototype.sort()期待的數值恰好是[-1,0,1],是不是很省事。
| 123456789 | vari=0,data=[],r; for(;i<10;data[i++]=i); data.sort(function(){ return.5-Math.random(); }); |
時間不早了,明天還得早起,先寫到這里,想到什么,再補充什么吧。
多謝瀏覽,歡迎反饋。
資料參考: Google && StackOverflow
曉白于2014.7.5夜
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