在C#中生成随机值

Question

在C#中生成随机值

c#randomlong-integerint64

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如何使用C#中的Random类生成随机的Int64和UInt64值？

- pragadheesh

10个回答

29

使用 Random.NextBytes() 和 BitConverter.ToInt64 / BitConverter.ToUInt64。

// Assume rng refers to an instance of System.Random
byte[] bytes = new byte[8];
rng.NextBytes(bytes);
long int64 = BitConverter.ToInt64(bytes, 0);
ulong uint64 = BitConverter.ToUInt64(bytes, 0);

请注意，使用两次Random.Next()，移动一个值，然后进行OR/添加操作是行不通的。Random.Next()只生成非负整数，即它生成31位而不是32位，因此两次调用的结果仅产生62个随机位，而不是覆盖完整范围的64位Int64/UInt64所需的64位。（ Guffa的答案展示了如何使用三个调用Random.Next()来实现。）

- Jon Skeet

@AlexZhukovskiy：用哪种方法？你认为我在哪里丢失了 MSB？ - Jon Skeet

@JonSkeet 他们是的，但是有一个很大的问题，即它们是否按照中心极限定理正确分布。 - Alex Zhukovskiy

通过这些字节，我们获得一个分布Z = X0 + X1*256 + X2*256*256 + ...，其中独立随机生成的X0、X1... X7，因此在一般情况下，Z不会是均匀分布变量。Z可以是范围内的任何值，但并非所有值具有相等概率。 - Alex Zhukovskiy

@JonSkeet 嗯，我同意。它将完全均匀分布。CLT在这里不适用，因为字节之间没有交集（对我们来说很明显，但对数学来说不是），所以 Z = X0 + X1*256 + X2*256*256 + ... 在这里有点不正确。最后，我们可以通过仅指定底部边界 int.MaxValue，使用 4（或 3 个正值） rand.Next() 调用生成一个值。这比 8 次调用更好（因为 Random.NextBytes 对每个字节调用 InternalSample）。 - Alex Zhukovskiy

1

@AlexZhukovskiy：这完全改变了你的反对意见，而且是基于实现细节的。即使你想要完整的范围，你也可以通过3次调用Random.Next来实现，因为每次调用会生成31位的随机数据，而我们只需要总共64位。 - Jon Skeet

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这里是代码，使用的是加密服务（而不是Random类），理论上比Random类更好的随机数生成器。你可以很容易地将其作为Random的扩展或创建自己的Random类，其中RNGCryptoServiceProvider是一个类级别的对象。

using System.Security.Cryptography;
public static Int64 NextInt64()
{
   var bytes = new byte[sizeof(Int64)];    
   RNGCryptoServiceProvider Gen = new RNGCryptoServiceProvider();
   Gen.GetBytes(bytes);    
   return BitConverter.ToInt64(bytes , 0);        
}

- Chris

这绝对值得注意，尽管根据问题，OP似乎并不太关心生成数字的随机性。此外，重要的是要意识到RNGCryptoServiceProvider比Random慢得多（尽管在这里性能可能或可能不重要）。 - Noldorin

6

您可以使用位移操作将三个31位的随机数组合成一个64位的随机数，但需要使用三个31位的随机数来获取足够的比特位：

long r = rnd.Next();
r <<= 31;
r |= rnd.Next();
r <<= 31;
r |= rnd.Next();

- Guffa

5

我经常使用以下代码获取随机种子（为简洁起见删除了错误检查）：

m_randomURL = "https://www.random.org/cgi-bin/randnum?num=1&min=1&max=1000000000";
HttpWebRequest req = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(m_randomURL);
StreamReader stIn = new StreamReader(req.GetResponse().GetResponseStream());
Random rand = new Random(Convert.ToInt32(stIn.ReadToEnd()));

random.org使用大气噪声来生成随机性，显然用于彩票等方面。

- sipwiz

3

你并没有说明你将如何使用这些随机数...请记住，Random返回的值不是“密码学安全”的，不应该用于涉及（大量的）秘密或（大量的）金钱的事情。

- Dan

-1 没有提到 .Net 加密 RNG。http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography.rngcryptoserviceprovider.aspx - Samuel

1

而 RNGCryptoServiceProvider 生成加密安全的随机数，并满足他回答中的条件。 - Samuel

1

约翰·冯·诺伊曼：“任何考虑使用算术方法生成随机数的人，当然是处于一种罪恶状态中。” - sipsorcery

虽然他说得很有道理，但如果他再多花一分钟的时间，他就会找到RNGCryptoServiceProvider，这样他的答案就会更有价值了。 - Samuel

4

提问者没有提到他需要安全的随机数，但你指出Random类不会产生安全随机数是很好的，但你真的应该提到一个替代方案，而不是留下死胡同。 - Samuel

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2

您可以创建一个 byte 数组，填充随机数据，然后将其转换为 long（Int64）或 ulong（UInt64）。

byte[] buffer = new byte[sizeof(Int64)];
Random random = new Random();

random.NextBytes(buffer);
long signed = BitConverter.ToInt64(buffer, 0);

random.NextBytes(buffer);
long unsigned = BitConverter.ToUInt64(buffer, 0);

- Samuel

0

另一个使用 RNGCryptoServiceProvider 而不是 Random 的答案。在这里，您可以看到如何移除 MSB，使结果始终为正。

public static Int64 NextInt64()
{
    var buffer = new byte[8];
    new RNGCryptoServiceProvider().GetBytes(buffer);
    return BitConverter.ToInt64(buffer, 0) & 0x7FFFFFFFFFFFFFFF;
}

- sventevit

0

从 .NET 6 开始，Random 类有一个生成随机长整型的方法。

var r = new Random();
long randomLong = r.NextInt64();

- Fidel

-3

Random r=new Random();
int j=r.next(1,23);
Console.WriteLine(j);

- ali

随机类用于随机选择值。随机类为用户提供了良好的环境来这样做。 - ali

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Noldorin · Accepted Answer

这应该能解决问题。(这是一个扩展方法，因此您可以像调用Random对象上的普通Next或NextDouble方法一样调用它)。

public static Int64 NextInt64(this Random rnd)
{
    var buffer = new byte[sizeof(Int64)];
    rnd.NextBytes(buffer);
    return BitConverter.ToInt64(buffer, 0);
}

如果您想使用无符号整数，只需在所有地方将Int64替换为UInt64即可，所有内容都应该正常工作。

注意：由于未提供有关所生成数字的安全性或所需随机性的上下文（事实上，OP特别提到了Random类），因此我的示例仅涉及Random类，当随机性（通常量化为information entropy）不是问题时，这是首选解决方案。出于兴趣，请参阅其他答案，其中提到了RNGCryptoServiceProvider（位于System.Security命名空间中提供的RNG），可以几乎完全相同地使用。