golang中的随机数rand

1、math/rand

随机数从资源生成。包水平的函数都使用的默认的公共资源。

该资源会在程序每次运行时都产生确定的序列。如果需要每次运行产生不同的序列，应使用Seed函数进行初始化。默认资源可以安全的用于多go程并发。

关于种子seed
程序启动的时候，种子的初始值是一样的，也就是说随机数是一样的，什么意思呢？

package mainimport ("fmt""math/rand"
)func main(){data := rand.Int63n(100)fmt.Println(data)
}

每次运行go run main.go
打印的都是 10

如果我们播放种子

package mainimport ("fmt""math/rand""time"
)func main(){rand.Seed(time.Now().Unix()) // unix 时间戳，秒data := rand.Int63n(100)fmt.Println(data)
}

这样每次执行go run main.go
打印的结果就不一样，但是，根据随机数的特性，如果两次执行的时间戳是在同一秒，那么打印的结果是相同的。
以上的随机数相同的情况是发生在程序启动的时候，如果程序启动后，每次生成随机数会怎样呢？

package mainimport ("fmt""math/rand"
)func main(){for i := 0; i<5; i++ {data := rand.Int63n(100)fmt.Println(data)}
}

运行 go run main.go
打印
10
51
21
51
37

再次运行 go run main.go
打印
10
51
21
51
37

可见每次启动的结果是一样的；但是程序启动后，每次的随机数都不尽相同，是随机的。

如果再加上种子呢？

package mainimport ("fmt""math/rand""time"
)func main(){for i := 0; i<5; i++ {rand.Seed(time.Now().Unix()) // unix 时间戳，秒data := rand.Int63n(100)fmt.Println(data)}
}

运行 go run main.go
打印
86
86
86
86
86

再次运行 go run main.go
打印
72
72
72
72
72

每次启动程序，因为种子不一样，所以随机数不一样；但是程序启动后，每次也都是播放种子，秒级时间戳，如果时间戳一样，就导致种子一样，生成的随机数就一样，所以五次的随机数是一样的。

通过上面的例子。可以知道，播放种子不是必须的，除非要求每次启动程序的时候随机数不一样。

并且，要设置种子的情况下，应该放在整个程序启动的时候，而且只需要设置一次即可。修改上面的例子：

package mainimport ("fmt""math/rand""time"
)func main(){rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 纳秒时间戳for i := 0; i<5; i++ {data := rand.Int63n(100)fmt.Println(data)}
}

运行 go run main.go
打印
3
49
46
83
25

再次运行 go run main.go
打印
39
3
14
42
65

这次就是理想的结果了。使用纳秒时间戳基本就没问题了，因为我们的程序几乎不会在1纳秒时间内多次启动的。

下面来讲讲rand包的具体用法

rand 包提供了两块的内容，一块是基于 Rand 结构体及其方法；另一块是基于 Rand 结构体再封装的可直接调用的方法 rand.xxx，查看源码就知道它们是同样的功能。

所以，生成随机数有两种方式

rander := rand.New(rand.NewSource(time.Now().UnixNano()))
n1 := rander.Intn(100)rand.Seed(time.Now().UnixNano())
n2 := rand.Intn(100)

使用第一种方法，将 rander 作为包的全局变量，这样就只会设置一次种子。

var Rander = rand.New(rand.NewSource(time.Now().UnixNano()))

随机整数

func (r *Rand) Int() int
func (r *Rand) Int31() int32
func (r *Rand) Int63() int64
func (r *Rand) Uint32() uint32
func (r *Rand) Uint64() uint64
func (r *Rand) Intn(n int) int
func (r *Rand) Int31n(n int32) int32
func (r *Rand) Int63n(n int64) int64

Int， Int31， Int63 生成的数都太大，一般使用 Intn, Int31n, Int63n。得到的范围 [0, n)，想要得到 [0, n]，就要使用 Intn(n + 1)，想要得到 [10, 100] 的随机数，就要使用 Intn(91) + 10。

随机浮点数

func (r *Rand) Float32() float32
func (r *Rand) Float64() float64

得到 [0, 1) 之间的浮点数，32单精度，64双精度。

基于正态分布的随机浮点数

func (r *Rand) NormFloat64() float64

基于指数分布的随机浮点数

func (r *Rand) ExpFloat64() float64

随机序列

func (r *Rand) Perm(n int) []int

返回一个有n个元素的，[0,n)范围内整数的伪随机排列的切片。

Rander.Perm(10) // [1 8 0 4 7 6 3 2 9 5]

总结：

package mainimport ("fmt""math/rand""strings""time"
)func main() {s := RandString(10)fmt.Println(s)
}var Rander = rand.New(rand.NewSource(time.Now().UnixNano()))const letterString = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
const numLetterString = "0123456789"// 随机生成字符串
func RandStr(n int, letter string) string {str := []byte(letter)res := ""for i := 0; i < n; i++ {res += fmt.Sprintf("%c", str[Rander.Intn(strings.Count(letter, "") - 1)])}return res
}func RandNumStr(n int) string {return RandStr(n, numLetterString)
}func RandString(n int) string {return RandStr(n, letterString)
}func RandOrder(n int) string {return time.Now().Format("20060102150405") + RandNumStr(n)
}// 包含min, max
func RandNum(min , max int) int {return Rander.Intn(max - min + 1) + min
}

2、crypto/rand

实现了用于加解密的更安全的随机数生成器。

变量 var Reader io.Reader
是一个全局、共享的密码用强随机生成器。在Unix类型系统中，会从/dev/urandom读取；而windows中会调用RtlGenRandom API。

提供的方法
1、返回一个基于[0, max)的随机数

// Int returns a uniform random value in [0, max). It panics if max <= 0.
func Int(rand io.Reader, max *big.Int) (n *big.Int, err error)

示例

r, err := rand.Int(rand.Reader, big.NewInt(100))
fmt.Println(r.Int64(), err)

2、根据指定的位数bits，返回一个数，大概率是素数，（不知道这个函数是干嘛用的）

// Prime returns a number, p, of the given size, such that p is prime
// with high probability.
// Prime will return error for any error returned by rand.Read or if bits < 2.
func Prime(rand io.Reader, bits int) (p *big.Int, err error)

示例

p, err := rand.Prime(rand.Reader, 8)
fmt.Println(p.Int64(), err)

8个二进制位的最大值为255，此处会随机返回小于255的素数。

3、生成随机的二进制序列

// Read is a helper function that calls Reader.Read using io.ReadFull.
// On return, n == len(b) if and only if err == nil.
func Read(b []byte) (n int, err error) {return io.ReadFull(Reader, b)
}

比如，随机生成16个字节的数据

var b [16]byte
n, err := rand.Read(b[:])
fmt.Println(n, err)
fmt.Println(b)返回值
16 <nil>
[94 184 113 36 224 18 239 52 69 242 14 84 174 113 125 15]

我们可以将其转换成16进制数，也就是32位

buf := make([]byte, 32)
hex.Encode(buf, b[:])
fmt.Println(string(buf))得到
5eb87124e012ef3445f20e54ae717d0f

通过这个方法可以生成随机的字符串。