我意识到Swift书籍提供了一个随机数生成器的实现。复制和粘贴这个实现是最佳实践吗?或者有没有这样的库,我们现在就可以使用?


我已经能够使用rand()来获得一个随机的CInt。你可以使用这样的方法使它成为Int型:

let myVar: Int = Int(rand())

你可以使用你最喜欢的C随机函数,并在需要时将值转换为Int。


你可以像在C中那样做:

let randomNumber = arc4random()

推断randomNumber类型为UInt32(32位无符号整数)


Swift 4 + 2。

Xcode 10附带的Swift 4.2为许多数据类型引入了新的易于使用的随机函数。

只需在数值类型上调用random()方法。

let randomInt = Int.random(in: 0..<6)
let randomDouble = Double.random(in: 2.71828...3.14159)
let randomBool = Bool.random()

对于0到n-1之间的随机整数,使用arc4random_uniform(n)。

let diceRoll = Int(arc4random_uniform(6) + 1)

将结果转换为Int,这样你就不必显式地将你的vars类型为UInt32(这看起来不像swifty)。


Swift 4.2编辑

从Swift 4.2开始,你可以使用Swift自己的本地函数,而不是使用导入的C函数arc4random_uniform()。

// Generates integers starting with 0 up to, and including, 10
Int.random(in: 0 ... 10)

你也可以使用random(in:)来获取其他原始值的随机值;比如Int型,Double型,Float型,甚至Bool型。

Swift版本< 4.2

该方法将在给定的最小值和最大值之间生成一个随机Int值

func randomInt(min: Int, max: Int) -> Int {
    return min + Int(arc4random_uniform(UInt32(max - min + 1)))
}

编辑:为Swift 3.0更新

arc4random在Swift中工作得很好,但基本函数仅限于32位整数类型(Int在iPhone 5S和现代mac上是64位)。下面是一个泛型函数,用于表示可以用整型字面值表示的类型的随机数:

public func arc4random<T: ExpressibleByIntegerLiteral>(_ type: T.Type) -> T {
    var r: T = 0
    arc4random_buf(&r, MemoryLayout<T>.size)
    return r
}

我们可以使用这个新的泛型函数扩展UInt64,增加边界参数并减少模偏置。(这是从arc4random.c直接引用的)

public extension UInt64 {
    public static func random(lower: UInt64 = min, upper: UInt64 = max) -> UInt64 {
        var m: UInt64
        let u = upper - lower
        var r = arc4random(UInt64.self)

        if u > UInt64(Int64.max) {
            m = 1 + ~u
        } else {
            m = ((max - (u * 2)) + 1) % u
        }

        while r < m {
            r = arc4random(UInt64.self)
        }

        return (r % u) + lower
    }
}

这样我们就可以将Int64扩展为相同的参数,处理溢出:

public extension Int64 {
    public static func random(lower: Int64 = min, upper: Int64 = max) -> Int64 {
        let (s, overflow) = Int64.subtractWithOverflow(upper, lower)
        let u = overflow ? UInt64.max - UInt64(~s) : UInt64(s)
        let r = UInt64.random(upper: u)

        if r > UInt64(Int64.max)  {
            return Int64(r - (UInt64(~lower) + 1))
        } else {
            return Int64(r) + lower
        }
    }
}

为了让家庭更完整……

private let _wordSize = __WORDSIZE

public extension UInt32 {
    public static func random(lower: UInt32 = min, upper: UInt32 = max) -> UInt32 {
        return arc4random_uniform(upper - lower) + lower
    }
}

public extension Int32 {
    public static func random(lower: Int32 = min, upper: Int32 = max) -> Int32 {
        let r = arc4random_uniform(UInt32(Int64(upper) - Int64(lower)))
        return Int32(Int64(r) + Int64(lower))
    }
}

public extension UInt {
    public static func random(lower: UInt = min, upper: UInt = max) -> UInt {
        switch (_wordSize) {
            case 32: return UInt(UInt32.random(UInt32(lower), upper: UInt32(upper)))
            case 64: return UInt(UInt64.random(UInt64(lower), upper: UInt64(upper)))
            default: return lower
        }
    }
}

public extension Int {
    public static func random(lower: Int = min, upper: Int = max) -> Int {
        switch (_wordSize) {
            case 32: return Int(Int32.random(Int32(lower), upper: Int32(upper)))
            case 64: return Int(Int64.random(Int64(lower), upper: Int64(upper)))
            default: return lower
        }
    }
}

在所有这些之后,我们终于可以做这样的事情:

let diceRoll = UInt64.random(lower: 1, upper: 7)

我使用了下面的代码:

var k: Int = random() % 10;

var randomNumber = Int(arc4random_uniform(UInt32(5)))

这里5将确保随机数是从0到4生成的。您可以设置相应的值。


你可以像这样使用GeneratorOf:

var fibs = ArraySlice([1, 1])
var fibGenerator = GeneratorOf{
    _ -> Int? in
    fibs.append(fibs.reduce(0, combine:+))
    return fibs.removeAtIndex(0)
}

println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())

我想补充现有的答案,在Swift书中的随机数生成器的例子是一个线性同余生成器(LCG),这是一个非常有限的一个,不应该除了必须平凡的例子,其中随机性的质量根本不重要。LCG永远不应该用于加密目的。

Arc4random()要好得多,可以用于大多数目的,但不应该用于加密目的。

如果您想要保证加密安全的内容,请使用SecCopyRandomBytes()。请注意,如果您将随机数生成器构建到某个东西中,其他人可能最终(错误地)将其用于加密目的(例如密码、密钥或盐生成),那么无论如何您都应该考虑使用SecCopyRandomBytes(),即使您的需要并不完全需要这样做。


从iOS 9开始,你可以使用新的GameplayKit类以各种方式生成随机数。

你有四种源类型可以选择:一般随机源(未命名,直到系统选择它做什么),线性同余,ARC4和梅森扭扭。它们可以生成随机int型、浮点型和bool型。

在最简单的层面上,你可以从系统内置的随机源生成一个随机数,如下所示:

GKRandomSource.sharedRandom().nextInt()

这就产生了一个介于- 2147,483,648到2147,483,647之间的数字。如果你想要一个介于0和上界(不包含)之间的数字,你可以使用这个:

GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(6)

GameplayKit内置了一些方便的构造函数来处理骰子。例如,你可以像这样掷一个六面骰子:

let d6 = GKRandomDistribution.d6()
d6.nextInt()

此外,你还可以使用GKShuffledDistribution之类的东西来塑造随机分布。这需要更多解释,但如果你感兴趣,你可以阅读我关于GameplayKit随机数的教程。


使用arc4random_uniform ()

用法:

arc4random_uniform(someNumber: UInt32) -> UInt32

这将为您提供0到someNumber - 1范围内的随机整数。

UInt32的最大值为4,294,967,295(即2^32 - 1)。

例子:

抛硬币 让flip = arc4random_uniform(2) // 0或1 骰子滚 Let roll = arc4random_uniform(6) + 1 // 1 十月的任意一天 Let day = arc4random_uniform(31) + 1 // 1 90年代的任意一年 Let year = 1990 + arc4random_uniform(10)

一般形式:

let number = min + arc4random_uniform(max - min + 1)

其中number、max、min为UInt32。

是什么……

arc4random ()

你也可以通过使用arc4random()得到一个随机数,它会产生一个在0到2^32-1之间的UInt32。因此,要得到一个介于0和x-1之间的随机数,可以将其除以x并取余数。或者换句话说,使用余数运算符(%):

let number = arc4random() % 5 // 0...4

然而,这会产生轻微的模数偏差(参见这里和这里),所以这就是为什么建议使用arc4random_uniform()。

从Int转换到Int

通常情况下,为了在Int和UInt32之间来回转换,这样做是很好的:

let number: Int = 10
let random = Int(arc4random_uniform(UInt32(number)))

但问题是,Int的范围是-2,147,483,648…2,147,483,647在32位系统和范围-9,223,372,036,854,775,808…9223,372,036,854,775,807在64位系统上。将其与0…4,294,967,295的UInt32范围进行比较。U (UInt32)表示无符号。

考虑以下错误:

UInt32(-1) // negative numbers cause integer overflow error
UInt32(4294967296) // numbers greater than 4,294,967,295 cause integer overflow error

所以你只需要确保你的输入参数是在UInt32范围内,你不需要输出是在这个范围之外。


这里有一个库可以很好地完成这项工作 https://github.com/thellimist/SwiftRandom

public extension Int {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Int = 0, _ upper: Int = 100) -> Int {
        return lower + Int(arc4random_uniform(UInt32(upper - lower + 1)))
    }
}

public extension Double {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Double = 0, _ upper: Double = 100) -> Double {
        return (Double(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}

public extension Float {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Float = 0, _ upper: Float = 100) -> Float {
        return (Float(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}

public extension CGFloat {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: CGFloat = 0, _ upper: CGFloat = 1) -> CGFloat {
        return CGFloat(Float(arc4random()) / Float(UINT32_MAX)) * (upper - lower) + lower
    }
}

在某些版本的Xcode中没有arc4Random_uniform()(在7.1中运行,但对我来说不自动完成)。你可以这样做。

从0-5中生成一个随机数。 第一个

import GameplayKit

Then

let diceRoll = GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(6)

例如10(0-9)之间的随机数;

import UIKit

let randomNumber = Int(arc4random_uniform(10))

非常简单的代码-简单和简短。


 let MAX : UInt32 = 9
 let MIN : UInt32 = 1

    func randomNumber()
{
    var random_number = Int(arc4random_uniform(MAX) + MIN)
    print ("random = ", random_number);
}

我用这段代码生成一个随机数:

//
//  FactModel.swift
//  Collection
//
//  Created by Ahmadreza Shamimi on 6/11/16.
//  Copyright © 2016 Ahmadreza Shamimi. All rights reserved.
//

import GameKit

struct FactModel {

    let fun  = ["I love swift","My name is Ahmadreza","I love coding" ,"I love PHP","My name is ALireza","I love Coding too"]


    func getRandomNumber() -> String {

        let randomNumber  = GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(fun.count)

        return fun[randomNumber]
    }
}

下面的代码将产生一个0到255之间的安全随机数:

extension UInt8 {
  public static var random: UInt8 {
    var number: UInt8 = 0
    _ = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, 1, &number)
    return number
  }
}

你这样称呼它:

print(UInt8.random)

对于更大的数字,它会变得更复杂。 这是我能想到的最好的:

extension UInt16 {
  public static var random: UInt16 {
    let count = Int(UInt8.random % 2) + 1
    var numbers = [UInt8](repeating: 0, count: 2)
    _ = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, count, &numbers)
    return numbers.reversed().reduce(0) { $0 << 8 + UInt16($1) }
  }
}

extension UInt32 {
  public static var random: UInt32 {
    let count = Int(UInt8.random % 4) + 1
    var numbers = [UInt8](repeating: 0, count: 4)
    _ = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, count, &numbers)
    return numbers.reversed().reduce(0) { $0 << 8 + UInt32($1) }
  }
}

这些方法使用一个额外的随机数来确定有多少uint8将被用于创建随机数。最后一行将[UInt8]转换为UInt16或UInt32。

我不知道后两个是否还算真正的随机,但你可以根据自己的喜好进行调整:)


@jstn的回答很好,但有点啰嗦。Swift被称为面向协议的语言,因此我们可以通过为协议扩展添加默认实现,而不必为整数族中的每个类实现样板代码来实现相同的结果。

public extension ExpressibleByIntegerLiteral {
    public static func arc4random() -> Self {
        var r: Self = 0
        arc4random_buf(&r, MemoryLayout<Self>.size)
        return r
    }
}

现在我们可以做:

let i = Int.arc4random()
let j = UInt32.arc4random()

其他的整数类都是可以的。


细节

xCode 9.1, Swift 4

面向数学的解(1)

import Foundation

class Random {

    subscript<T>(_ min: T, _ max: T) -> T where T : BinaryInteger {
        get {
            return rand(min-1, max+1)
        }
    }
}

let rand = Random()

func rand<T>(_ min: T, _ max: T) -> T where T : BinaryInteger {
    let _min = min + 1
    let difference = max - _min
    return T(arc4random_uniform(UInt32(difference))) + _min
}

溶液使用方法(1)

let x = rand(-5, 5)       // x = [-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
let x = rand[0, 10]       // x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

面向程序员的解决方案(2)

不要忘记在这里添加面向数学的解决方案(1)代码

import Foundation

extension CountableRange where Bound : BinaryInteger {

    var random: Bound {
        return rand(lowerBound-1, upperBound)
    }
}

extension CountableClosedRange where Bound : BinaryInteger {

    var random: Bound {
        return rand[lowerBound, upperBound]
    }
}

溶液使用方法(2)

let x = (-8..<2).random           // x = [-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1]
let x = (0..<10).random           // x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
let x = (-10 ... -2).random       // x = [-10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2]

完整的样品

不要忘记在这里添加溶液(1)和溶液(2)的代码

private func generateRandNums(closure:()->(Int)) {

    var allNums = Set<Int>()
    for _ in 0..<100 {
        allNums.insert(closure())
    }
    print(allNums.sorted{ $0 < $1 })
}

generateRandNums {
    (-8..<2).random
}

generateRandNums {
    (0..<10).random
}

generateRandNums {
    (-10 ... -2).random
}

generateRandNums {
    rand(-5, 5)
}
generateRandNums {
    rand[0, 10]
}

样品结果


在Swift 4.2中,您可以通过调用random()方法在任何您想要的数字类型上生成随机数,提供您想要使用的范围。例如,这会生成一个范围为1到9的随机数,两边都包括在内

let randInt = Int.random(in: 1..<10)

其他类型也一样

let randFloat = Float.random(in: 1..<20)
let randDouble = Double.random(in: 1...30)
let randCGFloat = CGFloat.random(in: 1...40)

从Swift 4.2开始

有一组新的api:

let randomIntFrom0To10 = Int.random(in: 0 ..< 10)
let randomDouble = Double.random(in: 1 ... 10)

所有数字类型现在都有random(in:)方法,该方法接受range。 它返回一个在该范围内均匀分布的数字。


博士TL;

那么,“好”的旧方法有什么错呢?

你必须使用导入的C api(它们在不同平台之间是不同的)。 而且……

如果我告诉你随机并不是那么随机呢?

如果您使用arc4random()(计算余数),如arc4random() % aNumber,结果不是均匀分布在0和aNumber之间。有一个问题叫做模偏倚。

模的偏见

通常,该函数生成一个0到MAX之间的随机数(取决于类型等)。举个简单的例子,假设最大的数字是7,你关心的是一个范围为0 ..< 2(或者间隔[0,3),如果你喜欢的话)。

单个数字的概率为:

0: 3/8 = 37.5% 1: 3/8 = 37.5% 2: 2/8 = 25%

换句话说,你更有可能得到0或1而不是2。 当然,请记住,这是非常简化的,MAX数字要高得多,使其更加“公平”。

Swift 4.2中的SE-0202 -随机统一解决了这个问题


斯威夫特4.2

Swift 4.2在标准库中包含了一个原生的、功能相当全的随机数API。(Swift Evolution提案SE-0202)

let intBetween0to9 = Int.random(in: 0...9) 
let doubleBetween0to1 = Double.random(in: 0...1)

所有的数字类型都有静态随机数(in:),它接受范围并返回给定范围内的随机数


更新日期:2022年6月9日。

斯威夫特5.7

假设我们有一个数组:

let numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

对于iOS和macOS,你可以在Xcode的框架GameKit中使用系统范围内的随机源代码。在这里你可以找到GKRandomSource类及其sharerandom()类方法:

import GameKit

private func randomNumberGenerator() -> Int {
    let rand = GKRandomSource.sharedRandom().nextInt(upperBound: numbers.count)
    return numbers[rand]
}

randomNumberGenerator()

你也可以使用randomElement()方法返回一个集合的随机元素:

let randomNumber = numbers.randomElement()!
print(randomNumber)

或者使用arc4random_uniform()。注意,该方法返回UInt32类型。

let generator = Int(arc4random_uniform(11))
print(generator)

当然,我们也可以使用makeIterator()方法,该方法返回集合元素上的迭代器。

let iterator: Int = (1...10).makeIterator().shuffled().first!
print(iterator)

你在这里看到的最后一个例子通过静态func random(in range: ClosedRange<Int>) -> Int在指定范围内返回一个随机值。

let randomizer = Int.random(in: 1...10)
print(randomizer)

伪随机双位数生成器drand48()返回0.0到1.0之间的值。

import Foundation

let randomInt = Int(drand48() * 10)

斯威夫特4.2

拜拜导入Foundation C库arc4random_uniform()

// 1  
let digit = Int.random(in: 0..<10)

// 2
if let anotherDigit = (0..<10).randomElement() {
  print(anotherDigit)
} else {
  print("Empty range.")
}

// 3
let double = Double.random(in: 0..<1)
let float = Float.random(in: 0..<1)
let cgFloat = CGFloat.random(in: 0..<1)
let bool = Bool.random()

使用random(in:)从范围中生成随机数字。 randomElement()返回nil如果范围是空的,所以你打开返回的Int?用if let。 使用random(in:)生成随机Double、Float或CGFloat,使用random()返回随机Bool类型。

更多@官方


Xcode 14, swift 5

public extension Array where Element == Int {
    static func generateNonRepeatedRandom(size: Int) -> [Int] {
        guard size > 0 else {
            return [Int]()
        }
        return Array(0..<size).shuffled()
    }
}

使用方法:

let array = Array.generateNonRepeatedRandom(size: 15)
print(array)

输出