如何在Bash中生成随机数？

Question

如何在Bash中生成指定范围内的随机数？

- woakas

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需要多随机才够？ - bdonlan

Answer 1

使用$RANDOM。它通常与简单的shell算术结合使用非常有用。例如，要生成一个介于1和10之间（包括1和10）的随机数：

$ echo $((1 + $RANDOM % 10))
3

实际的生成器在variables.c中，函数brand()。旧版本是一个简单的线性生成器。版本4.0的bash使用一个带有引用的生成器来一篇1988年的论文，这可能意味着它是一个不错的伪随机数源。我不会将其用于模拟（当然也不会用于加密），但对于基本的脚本任务来说，它可能是足够的。

如果你正在做一些需要严格随机数的事情，可以使用/dev/random或/dev/urandom（如果可用）：

$ dd if=/dev/urandom count=4 bs=1 | od -t d

- Nelson

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注意，这里要小心。虽然在紧急情况下这样做是可以的，但对随机数进行算术运算可能会严重影响结果的随机性。例如，在"$RANDOM % 10"的情况下，即使"$RANDOM"是一个可靠的随机数据源，8和9的概率也明显（尽管轻微地）低于0-7。 - dimo414

@dimo414，我对“marginally”很感兴趣，你有没有一些可以让我了解更多的来源？ - PascalVKooten

通过对您的随机输入进行模，您正在“将鸽子放进笼子里”限制结果。由于 $RANDOM$ 的范围是 0-32767，数字 0-7 映射到 3277 种不同的可能输入，但数字 8 和 9 只能通过 3276 种不同的方式生成（因为 32768 和 32769 是不可能的）。这对于快速 hack 来说是一个小问题，但意味着结果不是均匀分布的。像 Java 的 Random 这样的随机库提供了函数，可以正确地返回给定范围内的均匀随机数，而不仅仅是取非可被整除的数的模。 - dimo414

仅供参考，% 10 的基本分组意味着数字8和9比0-7出现的可能性少约0.03％。如果您的shell脚本需要比这更准确的均匀随机数，则可以使用更复杂和正确的机制。 - Nelson

在(())中，你可以省略变量的前缀$，像这样 $((1 + RANDOM % 10))。 - LianSheng

Answer 2

请参考$RANDOM：

$RANDOM 是一个Bash内部函数（不是常量），返回0-32767范围内的伪随机整数。不应用于生成加密密钥。

- Andrew Hare

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32767有特殊含义吗？ - Jin Kwon

@JinKwon 32767 是有符号 16 位整数的上限，其值为 2^16 / 2 - 1。 - Jeffrey Martinez

@JinKwon，你能否解释一下为什么你不说它是“2的15次方减1”吗？虽然这两种方式是等价的，但我很好奇是否有我不了解的上下文信息。 - Brett Holman

我会尽力进行翻译，不过请注意我的语言水平可能无法完全达到您的期望。根据您提供的内容，我理解为对“signed 16 bit integer”中的“signed”部分进行了强调，意为16位有符号整数，共包含2^16个值，其中一半为正数，另一半为负数。 - cody

那么范围不应该是-32768到32767吗？ - sidney

Answer 3

你也可以使用 shuf (在coreutils中可用)。

shuf -i 1-100000 -n 1

- knipwim

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将$var添加到范围末尾，像这样：var=100 && shuf -i 1-${var} -n 1。 - knipwim

我更喜欢这个选项，因为使用“-n”可以轻松生成N个随机数。例如：生成1到100之间的5个随机数：shuf -i 1-100 -n 5 - aerijman

据我所理解，这些数字并不是随机的。如果你指定 shuf -i 1-10 -n 10，你将会得到所有从1到10的数字正好一次。如果你指定 -n 15，你仍然只会得到那十个数字且每个数字只有一次。这只是简单的洗牌，而非生成随机数。 - radlan

获取带重复的随机数：-r - Geoffrey Anderson

默认情况下，shuf 不使用密码学安全的伪随机数生成器，但可以使用 /dev/urandom（--random-source 选项）与 shuf 一起使用。相关链接：https://unix.stackexchange.com/a/705633/133353（*默认情况下，这些命令使用内部的伪随机发生器进行初始化*...） - Artfaith

Answer 4

尝试在您的Shell中执行此操作：

$ od -A n -t d -N 1 /dev/urandom

这里，-t d指定输出格式应为有符号十进制；-N 1表示从/dev/urandom读取一个字节。

- Barun

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问题要求在一个范围内提供数字。 - JSycamore

你可以移除空格：od -A n -t d -N 1 /dev/urandom |tr -d ' ' - Robert

虽然这是一个很好的随机数源，但应该强调一点，即有符号的1（或更多）字节小数存在一个警告，就像$RANDOM一样，它们不以10的倍数结束，如果使用模运算可能会导致偏差。因此，使用1个字节最多可以达到255，因此使用%10会使某些数字具有比其他数字更高的概率。2个字节、3个字节等也是如此。 - Pier A

Answer 5

我喜欢这个技巧：

echo ${RANDOM:0:1} # random number between 1 and 9
echo ${RANDOM:0:2} # random number between 1 and 99

...

- fraff

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$RANDOM 的取值范围是 0 到 32767。以数字 1、2 或 3 开头的随机数会比以数字 4-9 开头的多。如果您可以接受分布不平衡，那么这个方法可以正常工作。 - jbo5112

@jbo5112 你说得完全正确，那么显示最后一位数字怎么样？使用 ${RANDOM:0-1} 显示一位数字，${RANDOM:0-2} 显示两位数字……？ - fraff

如果你使用最后一位数字，这样做会相当不错，但会包括0和00。在一个数字中，0-7出现的频率比8-9多0.03%。在两个数字中，0-67出现的频率比68-99多0.3%。如果你需要一个这么好的随机数分布，希望你不要使用bash。${RANDOM:0:1}有67.8%的几率给你一个1或2，${RANDOM:0:2}只有0.03%的几率给你一个单个数字（应该是1%），两者都有0.003%的几率给你一个0。仍然有使用情况可以接受（例如不一致输入）。 - jbo5112

这应该很好：echo $((10#${RANDOM: -1}${RANDOM: -1})) 它每次使用最后一位数字，并且去掉前导零。如果需要更多位数，只需添加一个额外的 ${RANDOM: -1}。 - undefined

Answer 6

你也可以从awk中获取随机数

awk 'BEGIN {
   # seed
   srand()
   for (i=1;i<=1000;i++){
     print int(1 + rand() * 100)
   }
}'

- ghostdog74

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+1 你知道吗，一开始我觉得为什么要这样做呢，但实际上我很喜欢它。 - zelanix

谢谢您提供包含种子的解决方案。我在其他地方找不到它！ - so.very.tired

支持随机种子 +1。值得一提的是，srand() 函数的种子值是当前CPU时间。如果需要指定特定的种子值，以便能够复制随机数生成器 (RNG) 的结果，请使用 srand(x)，其中 x 是种子值。此外，引用自GNU awk数学函数手册，“不同的awk实现在内部使用不同的随机数生成器。” 结果是，如果你希望生成统计分布，应该预期在不同平台上运行awk或gawk时，在一个运行时和下一个运行时之间会有轻微的变化。 - Cbhihe

小心：srand()使用当前CPU时间的秒数作为种子，因此如果您在同一秒内运行此脚本多次，则脚本每次都会打印相同的值。如果您想要更安全，那么只需将 srand()替换为 srand('$(date +%s%N)') ，以使用当前纳秒级别的时间（写作时，macOS不支持该函数，但Linux应该可以）。 - Brandon

Answer 7

这里是 $RANDOM。我不确切知道它是如何工作的，但它可以使用。对于测试，您可以执行：

echo $RANDOM

- Antoine Claval

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我们如何在1-10范围内获取随机数？ - ghost21blade

@ghost21blade $(( ($RANDOM % 10) + 1 )) - sherrellbc

Answer 8

bash 5.1引入了一个新变量，SRANDOM，它从系统熵引擎获取其随机数据，因此不是线性的，也不能重新播种以获得相同的随机序列。这个变量可以用作RANDOM的替代品，用于生成更多的随机数。

$ echo $((1 + SRANDOM % 10))
4

- oguz ismail

Answer 9

0到9之间（包括0和9）的随机数。

echo $((RANDOM%10))

- David Newcomb

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我的错，没有仔细阅读手册。$RANDOM只能生成从0到32767之间的随机数。它应该说“大多数情况下生成1到3之间的随机数，偶尔会有一些异常值” ;) - David Newcomb

什么？虽然8和9的概率略低于0到7，但它仍将在0到9之间。这已经在另一个回答中提到过了。 - kini

Answer 10

我写了几篇关于这个的文章。

• https://linuxconfig.org/generating-random-numbers-in-bash-with-examples
• https://linuxconfig.org/random-entropy-in-bash
• https://www.cloudsavvyit.com/7572/how-to-generate-better-random-numbers-at-the-bash-command-line/

$ RANDOM=$(date +%s%N | cut -b10-19 | sed 's|^[0]\+||')
$ echo $(( $RANDOM % 113 + 13 ))

以上将给出一个介于13和125之间的数字（113-1+13），具有合理的随机熵。

- Roel Van de Paar

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我添加了一个小调整来去掉前导零：RANDOM=$(date +%s%N | cut -b10-19 | sed -e 's/^0*//;s/^$/0/') - JCCyC

有趣的想法！但是为什么要删除空格并与 0 交换呢？也就是说，这本来不应该发生吧？ - Roel Van de Paar

@JCCyC 一个更好的选择是使用Bash的参数扩展来去除前导零，而不是使用sed（一个单独的程序）：${RANDOM#0}。 - legends2k

@legends2k 这样做是行不通的，因为问题出在RANDOM=...的赋值上。我已经修复了答案，使用sed命令加入了一个0修复。 - Roel Van de Paar

@Roel 你是对的，我忽视了我们必须给RANDOM赋值，而不需要使用前导零来初始化随机数生成器。使用另一个变量也是一种选择：在线示例；虽然多了一行代码，但不需要额外的进程。感谢你的答案和链接 :) - legends2k