在 PHP 中，如何生成一个大的伪随机数？答案

【问题标题】：In PHP, how do I generate a big pseudo-random number?在 PHP 中，如何生成一个大的伪随机数？
【发布时间】：2010-12-01 13:51:45
【问题描述】：

我正在寻找一种使用 PHP 生成大随机数的方法，例如：

mt_rand($lower, $upper);

我看到的更接近的是gmp_random()，但是它不允许我仅指定每个肢体的位数（我不知道它是什么）的下限和上限。

编辑：Axsuuls 的答案似乎与我想要的非常接近，并且与 gmp_random 非常相似，但是在一种情况下似乎只有一个缺陷。

假设我不想得到一个随机数：

1225468798745475454898787465154

和：

1225468798745475454898787465200

所以如果函数调用BigRandomNumber()：

BigRandomNumber($length = 31);

这可以轻松返回超出指定边界的 9999999999999999999999999999999。

如何使用最小/最大边界而不是长度值？

BigRandomNumber('1225468798745475454898787465154', '1225468798745475454898787465200');

这应该返回一个介于 1225468798745475454898787465 [154 .. 200]之间的随机数。

作为参考，我认为解决方案可能必须使用function supplied in this question。

编辑：上面的帖子已被删除，这里是：

function compare($number1, $operator, $number2) {
  $x = bccomp($number1, $number2);

  switch($operator) {
    case '<':
      return -1===$x;
    case '>':
      return 1===$x;
    case '=':
    case '==':
    case '===':
      return 0===$x;
    case '!=':
    case '!==':
    case '<>':
      return 0!==$x;
  }
}

【问题讨论】：

您是在寻找随机数还是随机数字字符串？ .. 你打算用这个函数调用的结果做什么？如果您想要的值是 > PHP_INT_MAX ，那么操作它就成了一个问题..
您的最后一个链接（“此问题中提供的功能”）已损坏。
@robguinness：修复它。
在我看来，像问题描述的那样的函数对于需要生成随机大数的人来说非常有用。我决定在我的应用程序中使用给出的函数作为接受的答案，但在这样做之前，我运行了一些测试来测量它的性能。它表现得很好，我很乐意分享结果。我将首先尝试通过编辑已接受的答案来添加它们。

标签： php random gmp bcmath

【解决方案1】：

这个问题是十年前问的，但对于来自谷歌的人来说，答案是 gmp_random_range("min_value", "max_value") 函数。

$range=gmp_random_range("1225468798745475454898787465154", "1225468798745475454898787465200");
echo gmp_strval($range); // displays value as string

【讨论】：

【解决方案2】：

大整数的范围是 1-20。所以使用mt_rand($lower, $upper) 生成一个数字并与另一个mt_rand($lower, $upper) 相乘

$N1=mt_rand($lower, $upper);
$N2=mt_rand($lower, $upper);
$N3=$N1*N2;

注意：n 位与 n 位相乘得到 n*2 位。

【讨论】：

这样你不能得到比最大 bigint 值更大的输出

【解决方案3】：

生成“n”个随机字符并不是一个真正的选择，因为 random('9999999999') 在理论上仍然可以返回 1...

这是一个非常简单的函数：

function bcrand($max) { 
    return bcmul($max, (string)mt_rand() / mt_getrandmax() ); 
}

注意它不会返回 N 位的随机性，只是调整比例

【讨论】：

【解决方案4】：

尝试以下方法：

function BigRandomNumber($min, $max) {
  $difference   = bcadd(bcsub($max,$min),1);
  $rand_percent = bcdiv(mt_rand(), mt_getrandmax(), 8); // 0 - 1.0
  return bcadd($min, bcmul($difference, $rand_percent, 8), 0);
}

数学如下：将最小值和最大值之间的差乘以随机百分比，然后加上最小值（四舍五入为 int）。

【讨论】：

用你的方法，大概只有一亿种可能性。
所以将精度提高到 16。确实，这是生成 1 个随机数然后将其“缩放”到适当范围内的唯一有效方法。我不是统计学家。
模仿 mt_rand() 函数 bcsub($max,$min);也应该是 bcadd(bcsub($max, $min), 1);
这段代码破坏了我的生产，我花了 8 个小时试图弄清楚这个 hack 出了什么问题。经过这么多小时后，我发现即使 $max 大于该值，这也会产生最大数量 1 亿。在 PHP 7.0 中使用：random_int.

【解决方案5】：

经过测试和工作

<?php 

$min = "1225468798745475454898787465154";
$max = "1225468798745475454898787465200";

$bigRandNum = bigRandomNumber($min,$max);
echo "The Big Random Number is: ".$bigRandNum."<br />";

function bigRandomNumber($min,$max) {
    // take the max number length
    $number_length = strlen($max);

    // Set the counter
    $i = 1;

    // Find the base and the min and max ranges
    // Loop through the min to find the base number
    while ($i <= $number_length) {
        $sub_string = substr($min, 0, $i);

        // format pattern
        $format_pattern = '/'.$sub_string.'/';
        if (!preg_match($format_pattern, $max)) {
            $base = $sub_string;

            // Set the min and max ranges
            $minRange = substr($min, ($i - 1), $number_length);
            $maxRange = substr($max, ($i - 1), $number_length);

            // End while loop, we found the base
            $i = $number_length;
        }
        $i++;
    }
    // find a random number with the min and max range
    $rand = rand($minRange, $maxRange);

    // add the base number to the random number
    $randWithBase = $base.$rand;

    return $randWithBase;
}

?>

【讨论】：

【解决方案6】：

这可能有效：

将数字拆分为包含 9 个或更少数字（“其余”）的数组... 9 个字符，因为我的机器上的最大 rand 数为 2147483647。
对于每个“9 或更少的数字数组块”，创建一个随机数。
内爆数组，您现在将拥有一个可用的随机数。

说明想法的示例代码（注意：代码已撤消）

function BigRandomNumber($min,$max) {
// Notice: Will only work when both numbers have same length.
echo (strlen($min) !== strlen($max)) ? "Error: Min and Max numbers must have same length" : NULL;
$min_arr = str_split($min);
$max_arr = str_split($max);
// TODO: This loop needs to operate on 9 chars ($i will increment by $i+9)
for($i=0; $i<=count($max_arr); $i++) {
    if($i == 0) {
        // First number: >=first($min) and <=first($max).
        $new_arr[$i] = rand( $min_arr[0], $max_arr[0]);
    } else if($i == count($max_arr)) {
        // Last number <= $max .. not entirely correct, feel free to correct it.
        $new_arr[$i] = rand(0, substr($max,-1));
    } else {
        $new_arr[$i] = rand(0,9);
    }
}
return implode($new_arr);
}

【讨论】：

【解决方案7】：

/* Inputs: 
 * min - GMP number or string: lower bound
 * max - GMP number or string: upper bound
 * limiter - GMP number or string: how much randomness to use.
 *  this value is quite obscure (see `gmp_random`, but the default
 *  supplies several hundred bits of randomness, 
 *  which is probably enough.
 * Output: A random number between min (inclusive) and max (exclusive).
*/
function BigRandomNumber($min, $max, $limiter = 20) {
  $range = gmp_sub($max, $min);
  $random = gmp_random();
  $random = gmp_mod($random, $range);
  $random = gmp_add($min, $random);
  return $random;
}

这只是经典公式rand_range($min, $max) = $min + rand() % ($max - $min) 转换为任意精度算术。如果 $max - $min 不是 2 的幂，它可能会表现出一定程度的偏差，但如果随机位数与 $max - $min 的大小相比足够高，则偏差可以忽略不计。

【讨论】：

【解决方案8】：

这可能对你有用。（我不确定你为什么需要它，所以它可能不是最好的方法，但它应该符合你的要求）：

<?php
function bigRandomNumber($min, $max)
{
 // check input first
    if ($max < $min) { return false; }
    // Find max & min length of the number
    $lenMin = strlen ($min);
    $lenMax = strlen ($max);

    // Generate a random length for the random number
    $randLen = $lenMin + mt_rand(0, $lenMax - $lenMin);
    /* Generate the random number digit by digit, 
       comparing it with the min and max values */
 $b_inRange = false;
    for ($i = 0; $i < $randLen; $i++)
 {
  $randDigit = mt_rand(0,9);

  /* As soon as we are sure that the number will stay 
          in range, we can stop comparing it to min and max */
  if (!$b_inRange)
  {
   $tempRand = $rand . $randDigit;
   $tempMin = substr($min, 0, $i+1);
   $tempMax = substr($max, 0, $i+1);
   // Make sure that the temporary random number is in range
   if ($tempRand < $tempMin || $tempRand > $tempMax)
   {
    $lastDigitMin = substr($tempMin, -1);
    $lastDigitMax = substr($tempMax, -1);
    $tempRand = $rand . @mt_rand($lastDigitMin, $lastDigitMax);
   }
   /* Check if $tempRand is equal to the min or to the max value. 
               If it is not equal, then we know it will stay in range */
   if ($tempRand > $tempMin && $tempRand < $tempMax)
   {
    $b_inRange = true;
   }
  }
  else
  {
   $tempRand = $rand . $randDigit;
  }
  $rand = $tempRand;  
 }
 return $rand;
}

我试了几次，看起来效果不错。如果需要，进行优化。这个想法是首先为您的随机数计算一个随机长度，使其处于可接受的范围内。然后通过连接生成随机数字，直到该长度。如果不在范围内，则在范围内生成一个新的随机数字并连接。

我使用 PHP 将字符串转换为数字这一事实来利用字符串函数。当然，这会为 mt_rand 生成一个警告，但由于我们只使用数字，所以禁止它应该是安全的。

现在，我不得不说，我很好奇你为什么首先需要这个。

【讨论】：

【解决方案9】：

你真正需要知道的是相对差距；如果它很小，那么您可以生成一个从 0 到最大间隙的数字，然后将最小值添加到该数字中。

【讨论】：

这是这里最精彩的答案。

【解决方案10】：

这是伪代码：


// generate a random number between N1 and N2

rangesize = N2 - N1 + 1
randlen = length(rangesize) + 4 // the 4 is to get more digits to reduce bias
temp = BigRandomNumber(randlen) // generate random number, "randlen" digits long
temp = temp mod rangesize
output N1 + temp

注意事项：

这里的所有算术（第二行除外）都必须是任意精度：为此请使用 bcmath 库
在第二行中，“length”是位数，所以 1025 的“length”应该是 4

【讨论】：

BigRandomNumber() 是缺少的函数。此外，您假设范围大小将小于 BigRandomNumber() 的上限。如果 BigRandomNumber() 的随机生成器是 mt_rand()，则该假设可能不成立，如果不是，则必须编写它，这就是这个问题的意义所在。
我的回答中的BigRandomNumber函数是指Axsuul的回答。

【解决方案11】：

选择你的发言权和你的随机数在它的范围内。

1225468798745475454898787465154 + rand(0, 6)

【讨论】：

【解决方案12】：

$lower = gmp_com("1225468798745475454898787465154");
$upper = gmp_com("1225468798745475454898787465200");

$range_size = gmp_sub($upper, $lower);

$rand = gmp_random(31);
$rand = gmp_mod($rand, $range_size);

$result = gmp_add($rand, $lower);

完全未经测试:-)

【讨论】：

【解决方案13】：

这会给你的巨型随机数提供更多的零，你还可以指定巨型随机数的长度（你的巨型随机数可以以0开头吗？如果不是，也可以轻松实现）

<?php

$randNumberLength = 1000;  // length of your giant random number
$randNumber = NULL;

for ($i = 0; $i < $randNumberLength; $i++) {
    $randNumber .= rand(0, 9);  // add random number to growing giant random number

}

echo $randNumber;

?>

祝你好运！

【讨论】：

您可以在最后强制转换为 int 以消除左零的任何 amonut。
@Vinko，如果您将随机数转换为 int，您将获得科学计数形式的数字。
@Axsuul：这是一个很好的方法，但是我想指定数字的上下边界而不是数字长度我该怎么做？

【解决方案14】：

您可以做的是创建一些较小的随机数并将它们组合起来。但不确定您实际需要多大。

【讨论】：

我也有同样的想法，但不确定生成的数字有多随机。
它几乎和较小的随机数一样随机。
是的，它几乎是随机的，主要问题是没有一个数字会以零开头。因此，在极少数情况下，零会不太常见。
您可以完美地组合随机数。鉴于随机性的假设，即使将它们组合在一起，您也不会在随机性中丢失任何东西。只需按位连接它们就足够了。例如，您可以查看 Java 的 java.util.Random.nextDouble()，它只是从两个较小的随机数构建一个 53 位随机数。
这真的取决于您的应用程序 - 我不会使用为加密或模拟添加 2 个 PRNG 的 PRNG，因为 Olafur 指出可能存在偏差问题。