生成 0 到 1 之间的随机浮点数

Question

我正在尝试生成一个介于 0 和 1 之间的随机数。我一直在阅读有关 arc4random() 的信息，但没有任何关于从中获取浮点数的信息。我该怎么做？

Answer 1

[0, 1[中的随机值（含0，不含1）：

double val = ((double)arc4random() / UINT32_MAX);

更多细节here。

实际范围为 [0, 0.999999999767169356]，因为上限为 (double)0xFFFFFFFF / 0x100000000。

Answer 2

对于 Swift 4.2+，请参阅：https://stackoverflow.com/a/50733095/1033581

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以下是针对 ObjC 和 Swift 4.1 的正确一致性和最佳精度的建议。

32 位精度（最适合Float）

[0, 1]中的统一随机值（包括0.0和1.0），最高32位精度：

Obj-C：

float val = (float)arc4random() / UINT32_MAX;

斯威夫特：

let val = Float(arc4random()) / Float(UInt32.max)

最适合：

• 一个Float（或Float32），其尾数的有效位精度为24位

48 位精度（不鼓励）

使用drand48 (which uses arc4random_buf under the hood) 可以轻松实现 48 位精度。但请注意，drand48 has flaws 是因为需要种子，并且对于随机化所有 52 位双尾尾数不是最优的。

[0, 1]中的统一随机值，48位精度：

斯威夫特：

// seed (only needed once)
srand48(Int(Date.timeIntervalSinceReferenceDate))
// random Double value
let val = drand48()

64 位精度（最适合Double 和Float80）

[0, 1]中的统一随机值（包括0.0和1.0），最高64位精度：

Swift，使用两次 arc4random 调用：

let arc4random64 = UInt64(arc4random()) << 32 &+ UInt64(arc4random())
let val = Float80(arc4random64) / Float80(UInt64.max)

Swift，使用一次对 arc4random_buf 的调用：

var arc4random64: UInt64 = 0
arc4random_buf(&arc4random64, MemoryLayout.size(ofValue: arc4random64))
let val = Float80(arc4random64) / Float80(UInt64.max)

最适合：

• 一个Double（或Float64），其尾数的有效位精度为52位
• Float80，其尾数的有效位精度为 64 位

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注意事项

与其他方法的比较

范围不包括边界之一（0 或 1）的答案可能存在一致性偏差，应该避免。

• 使用arc4random()，最佳精度为 1 / 0xFFFFFFFF (UINT32_MAX)
• 使用arc4random_uniform()，最佳精度为 1 / 0xFFFFFFFE (UINT32_MAX-1)
• 使用rand() (secretly using arc4random)，最佳精度为 1 / 0x7FFFFFFF (RAND_MAX)
• 使用random() (secretly using arc4random)，最佳精度为 1 / 0x7FFFFFFF (RAND_MAX)

单次调用arc4random、arc4random_uniform、rand 或random 在数学上是不可能达到超过 32 位的精度的。所以我们上面32位和64位的方案应该是我们能做到的最好的了。

Answer 3

斯威夫特 4.2+

Swift 4.2 添加了对 Range 中随机值的原生支持：

let x = Float.random(in: 0.0...1.0)
let y = Double.random(in: 0.0...1.0)
let z = Float80.random(in: 0.0...1.0)

文档：

• random(in range: ClosedRange<Float>)
• random(in range: Range<Float>)
• random(in range: ClosedRange<Double>)
• random(in range: Range<Double>)
• random(in range: ClosedRange<Float80>)
• random(in range: Range<Float80>)

Answer 4

斯威夫特 4.2

Swift 4.2 在标准库中包含了一个原生且功能相当全面的随机数 API。 (Swift Evolution proposal SE-0202)

let intBetween0to9 = Int.random(in: 0...9) 
let doubleBetween0to1 = Double.random(in: 0...1)

所有数字类型都有静态 random(in:) 函数，该函数获取范围并返回给定范围内的随机数。

Answer 5

这是浮点随机数的扩展Swift 3.1

// MARK: Float Extension

public extension Float {

    /// Returns a random floating point number between 0.0 and 1.0, inclusive.
    public static var random: Float {
        return Float(arc4random()) / Float(UInt32.max))
    }

    /// Random float between 0 and n-1.
    ///
    /// - Parameter n:  Interval max
    /// - Returns:      Returns a random float point number between 0 and n max
    public static func random(min: Float, max: Float) -> Float {
        return Float.random * (max - min) + min
    }
}

Answer 6

arc4random 的范围最大为 0x100000000 (4294967296)

这是生成 0 到 1 之间随机数的另一个不错的选择：

srand48(time(0));      // pseudo-random number initializer.
double r = drand48();

Answer 7

// Seed (only once)
srand48(time(0));

double x = drand48();

// Swift version
// Seed (only once)
srand48(Int(Date().timeIntervalSince1970))

let x = drand48()

drand48() 和 erand48() 函数返回非负、双精度、浮点值，均匀分布在区间 [0.0 , 1.0] 上。

Answer 8

使用它来避免 arc4random()

的上限问题

u_int32_t upper_bound = 1000000;

float r = arc4random_uniform(upper_bound)*1.0/upper_bound;

请注意，它适用于 MAC_10_7、IPHONE_4_3 及更高版本。

Answer 9

(float)rand() / RAND_MAX

上一篇单独声明“rand()”的帖子是不正确的。 这是使用 rand() 的正确方法。

这将创建一个介于 0 -> 1 之间的数字

BSD 文档：

rand() 函数计算
中的伪随机整数序列 范围为 0 到 RAND_MAX（由头文件“stdlib.h”定义）。

Answer 10

rand() 

默认产生一个介于 0 和 1 之间的随机数（浮点数）。

Answer 11

此函数也适用于负浮点范围：

float randomFloat(float Min, float Max){
    return ((arc4random()%RAND_MAX)/(RAND_MAX*1.0))*(Max-Min)+Min;
}

Answer 12

float x = arc4random() % 11 * 0.1;

这会产生一个介于 0 和 1 之间的随机浮点数。 More info here