为什么这个随机字符串生成器表现如此糟糕？

Question

为什么这个随机字符串生成器表现如此糟糕？

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我发现了这段 PHP 代码，可以生成随机字符串（包括字母、字母数字组合、纯数字和十六进制）。

<?php
function random($length = 8, $seeds = 'alpha') {
  // Possible seeds
  $seedings['alpha'] = 'abcdefghijklmnopqrstuvwqyz';
  $seedings['numeric'] = '0123456789';
  $seedings['alphanum'] = 'abcdefghijklmnopqrstuvwqyz0123456789';
  $seedings['hexidec'] = '0123456789abcdef';

  // Choose seed
  if (isset($seedings[$seeds])) {
    $seeds = $seedings[$seeds];
  }

  // Seed generator
  list($usec, $sec) = explode(' ', microtime());
  $seed = (float) $sec + ((float) $usec * 100000);
  mt_srand($seed);

  // Generate
  $str = '';
  $seeds_count = strlen($seeds);

  for ($i = 0; $length > $i; $i++) {
    $str .= $seeds{mt_rand(0, $seeds_count - 1)};
  }

  return $str;
}
?>

如果我使用默认参数运行此函数（生成仅包含字母的8个字符字符串），并生成100万个字符串，则我认为我的冲突率应该很低：

26^8 = 208,827,064,576
1,000,000 / 208,827,064,576 ~= 0.0004%

实际上，当我在我的机器上运行此代码时，90％的冲突率！只有10％的字符串是唯一的。

实际上，这个数字可疑地接近10％。生成多组1,000,000个随机字符串，我发现每组生成...

- 100,032个独特字符串 - 100,035个独特字符串 - 100,032个独特字符串 - 100,028个独特字符串 - 100,030个独特字符串 - 你懂的

那么问题出在哪里呢？显然与如何种子化mt_srand有关，或php如何实现mt_rand，或其他原因。

那么...

为什么这段代码不能生成有用的随机字符串？

有什么更好的方法吗？

- romellem

1

代码审查或是数学方面的讨论区可能更合适。 - user557846

1

你尝试过不使用种子吗？ - Don't Panic

1

@dagon 由于这不是要求审核，Code Review 不是一个好的选择。 - Kaz

1

@Dagon，这绝对不是Code Review的主题。 - Mast

1

我可能完全错了，但是这个函数是否基于高分辨率时间戳生成字符串？如果是这样，答案可能是“时间戳的分辨率不够高”。这也方便地解释了为什么您的唯一字符串数量是总数的1/10。 - Kaz

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Xorifelse · Accepted Answer

除非你知道自己在做什么，否则不要设置种子。来自手册：

注意：不需要使用srand()或mt_srand()来初始化随机数生成器，因为这是自动完成的。

以下代码可以让我获得几乎100%独特的字符串集合

<?php
  function random($length = 8, $charset = 'alpha'){
    $list = [
      'alpha' => 'abcdefghijklmnopqrstuvwqyz',
      'numeric' => '0123456789',
      'alphanum' => 'abcdefghijklmnopqrstuvwqyz0123456789',
      'hexidec' => '0123456789abcdef'
    ];

    if(!isset($list[$charset])){
      trigger_error("Invalid charset '$charset', allowed sets: '".implode(', ', array_keys($list))."'", E_USER_NOTICE);
      $charset = 'alpha';
    }

    $str   = '';
    $max   = strlen($list[$charset]) - 1;

    for ($i = 0; $length > $i; $i++) {
      $str .= $list[$charset][mt_rand(0, $max)];
    }

    return $str;
  }

  $loop = 1000000;

  for($i=0;$i<$loop;$i++){
    $arr[random()] = true;
  }

  echo $loop - count($arr), " dupes found in list.";
?>