Random.Next() 有多随机？答案

【问题标题】：How random is Random.Next()?Random.Next() 有多随机？
【发布时间】：2010-02-25 14:47:07
【问题描述】：

我一直在对 Random 类进行一些测试，并使用了以下代码：

while (x++ <= 5000000)
{
    y = rnd.Next(1, 5000000);
    if (!data.Contains(y))
        data.Add(y);
    else
    {
        Console.WriteLine("Cycle {2}: Repetation found for number {0} after {1} iteration", y, x, i);
        break;
    }
}

我不断更改 rnd 最大限制（即 5000000）并更改了迭代次数，得到以下结果：

1) if y = rnd.Next(1, 5000) : The average is between 80 to 110 iterations
2) if y = rnd.Next(1, 5000000) : The average is between 2000 to 4000 iterations
3) if y = rnd.Next(1, int.MaxValue) : The average is between 40,000 to 80,000 iterations.

为什么我会得到这些平均值，即在我检查每个值的 10 次中，有 80% 的时间都在这个平均值范围内。我不认为我们可以称它为随机。

我该怎么做才能得到一个相当随机的数字。

【问题讨论】：

它被称为伪随机是有原因的。
随机并不意味着“独特”。
恭喜你发现了生日悖论。 (en.wikipedia.org/wiki/Birthday_problem)
9, 9, 9, 9 你确定这是随机的吗？这就是随机的问题，你永远无法确定。
根据你对随机的定义，考虑使用类似class myRandom { int rnd; public int Next() { return rnd = ++rnd % int.MaxValue; } } Guaranteed noncyclic，直到所有正整数都用完为止。

标签： c# random birthday-paradox

【解决方案1】：

您不是在测试周期。您正在测试获得以前拥有的随机数需要多长时间。这完全不同。你的数字可以用来测试你之前得到一个随机数需要多长时间。在维基百科的“生日悖论”下查看经过一定次数的迭代后发生碰撞的概率图表。

巧合的是，上周我写了一篇关于这个主题的博客文章。将于 3 月 22 日上线； see my blog然后了解详情。

如果您要测试的是伪随机数生成器的周期长度，那么您需要查找的不是以前的数字，而是您以前拥有的冗长精确的数字序列。有很多有趣的方法可以做到这一点，但我可能更容易告诉你：Random 的循环长度是几十亿，所以你不太可能编写一个发现这个事实的程序。您必须存储很多个数字。

但是，周期长度并不是衡量伪随机数生成器质量的唯一指标。请记住，PRNG 不是随机的，它们是可预测的，因此您必须非常仔细地考虑您的“随机性”指标是什么。

给我们更多的细节：你为什么关心 Random 有多“随机”？您在使用什么应用程序？随机性的哪些方面对您很重要？

【讨论】：

+1 @Eric：你是否在发布前填满你的博客？这很有趣。
@Zano：是的，我一次写了一大堆文章，然后将它们设置为每周上线两次。在任何给定时间，我都提前了大约两个月。 Raymond Chen 每周发布五到十次，他的队列中有好几年；我不知道他是怎么做到的！
呵呵，真有趣。但是，如果您提前几年这样做，文章不会过时吗？例如，较新版本的 .NET 或 C# 的行为会有所不同，等等。
@Joan：Raymond 的大部分文章都是关于使用 Windows API 进行 C 编程的——它的变化速度还不够快，以至于很多文章都过时了。
谢谢罗恩，这很有道理。

【解决方案2】：

您假设如果数字不重复，随机性会更好。这不是真的。

真正的随机性没有记忆。当您选择下一个数字时，再次获得相同数字的机会与该范围内的任何其他数字一样高。

如果你掷骰子得到 6，然后再掷骰子，再次得到 6 的机会不会减少。如果你碰巧连续得到两个六，那并不意味着骰子坏了。

Random 类中的随机性当然不是完美的，但这不是您的测试所揭示的。它只是显示了每个随机数生成器都会出现的现象，即使实际上创建的是真正的随机数，而不仅仅是伪随机数。

【讨论】：

实际上可能。我有 10 面骰子，比其他数字更频繁地出现 8,9,0。它们非常适合漫威超级英雄，但不适合其他需要较低数字的游戏。 IE。骰子可以被打破。

【解决方案3】：

您是通过重复对来判断随机性，这不是随机性的最佳测试。您看到的重复类似于生日悖论：http://en.wikipedia.org/wiki/Birthday_problem，如果您不是在寻找特定事件，那么在小样本量的情况下可能会发生重复事件。

【讨论】：

【解决方案4】：

根据http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.random.aspx 的文档

生成加密安全的适合创建一个随机数随机密码，例如，使用派生自的类 System.Security.Cryptography..::.RandomNumberGenerator 如 System.Security.Cryptography..::.RNGCryptoServiceProvider.

【讨论】：

【解决方案5】：

计算机无法生成真正的随机数。如果您需要一个真正的随机数（大卫从 dot net 框架中为您提供了最佳选择）你需要一个外部随机源。

【讨论】：

我喜欢 random.org 如何使用大气干扰中的噪音。