使用 GameplayKit 生成随机数

Question

我正在学习使用 swift 和 Gameplaykit 生成随机数。在下面的代码中，是在我初始化 randomDist 时生成的数字，它只是在我调用 nextInt 时从已经生成的数字中给出一个样本，还是在我调用 nextInt() 时随机生成器是惰性生成的？

let rand = GKMersenneTwisterRandomSource()          // the generator can be specified
let randomDist = GKRandomDistribution(randomSource: rand, lowestValue: 50, highestValue: 100)
randomDist.nextInt()

Answer 1

请记住，GKRandomDistribution 可以利用任何底层随机发生器——也就是说，不仅是任何 GameplayKit GKRandomSource 类，还包括任何实现 GKRandom 协议的类。因此，您可以通过实现自己的随机源并查看其方法被调用的方式/时间来自己回答这个问题。

class LoggingRandomSource: GKRandom {
    let source = GKARC4RandomSource()
    @objc func nextInt() -> Int {
        let num = source.nextInt()
        print("nextInt: \(num)")
        return num
    }
    @objc func nextIntWithUpperBound(upperBound: Int) -> Int {
        let num = source.nextIntWithUpperBound(upperBound)
        print("nextIntWithUpperBound: \(num)")
        return num
    }
    @objc func nextUniform() -> Float {
        let num = source.nextUniform()
        print("nextUniform: \(num)")
        return num
    }
    @objc func nextBool() -> Bool {
        let flip = source.nextBool()
        print("nextBool: \(flip)")
        return flip
    }
}

let rand = LoggingRandomSource()
let randomDist = GKRandomDistribution(randomSource: rand, lowestValue: 50, highestValue: 100)
randomDist.nextInt()

继续探索这个技巧，你会注意到一些关于随机分布类的事情：

• GKRandomDistribution 对底层随机源调用一次nextIntWithUpperBound，每次调用其方法之一。这是有道理的，因为假设底层源的nextIntWithUpperBound 是统一的，所以GKRandomDistribution 需要做的就是将该统一的int 映射到它的lowestValue-highestValue 范围。

• GKGaussianDistribution 对底层nextUniform 进行两次调用，每次调用其方法之一。这是因为在给定两个均匀随机值的情况下，有很多方法可以生成高斯（也称为正态）随机值——请参阅Box-Muller transform。

• GKShuffledDistribution 在您第一次向底层 nextIntWithUpperBound 请求一个数字时会进行大量调用，但您可以在不再次调用底层源的情况下向它请求更多。这符合该分布的记录行为：它确保在再次重复相同的值之前用尽其范围内的所有可能值。一种简单的方法是获取所有这些值，打乱它们的顺序，然后在每次调用时从打乱的池中提取一个值，直到它清空。