生成随机数几种方式

Posted 2023-05-16

参考技术A 在shell中有一个环境变量RANDOM,它的范围是0--32767

1、如果我们想要产生0-25范围内的数，如何做呢？如下：

用这个环境变量对26取模，就可以得到最小是0，最大是25的数了。

2、如果想得到1--68范围内的数，可以这样
前面可以得到最小为0，最大为67的随机数，再加上1，很自然的就可以得到最大为1，最小为68的数了。

3、如果想得到6--87范围内的数。可以这样

前面可以得到最小为0，最大为81的随机数，再加上6，很自然的就可以得到最大为87，最小为6的数了。

通过上面三个例子，其它范围内的数一样可以用这种方法产生，总结出规律来
可以类推其它范围内数了

介绍：
1、/dev/random和/dev/urandom是Linux系统中提供的随机伪设备，这两个设备的任务，是提供永不为空的随机字节数据流。很多解密程序与安全应用程序（如SSH Keys,SSL Keys等）需要它们提供的随机数据流。

2、这两个设备的差异在于：/dev/random的random pool依赖于系统中断，因此在系统的中断数不足时，/dev/random设备会一直封锁，尝试读取的进程就会进入等待状态，直到系统的中断数充分够用, /dev/random设备可以保证数据的随机性。/dev/urandom不依赖系统的中断，也就不会造成进程忙等待，但是数据的随机性也不高。

3、dev/urandom 和dev/random，都是产生用不为空的随机字符流，区别是
/dev/random设备会封锁，直到系统产生的随机字符流已经充分够用，所以耗用时间较长
/dev/urandom设备不会封锁，数据的随机程度不高，但是一般情况已经够用

4、使用/dev/random比使用/dev/urandom产生大量随机数的速度要慢

通过过滤赛选可以取出随机数或随机字母如下
产生随机字母方式：

NbvFFlhs
[root@centos7 bin]#

产生随机数字方式

用途：
用来产生伪随机字节。随机数字产生器需要一个seed，先已经说过了，在没有/dev/srandom系统下的解决方法是自己做一个~/.rnd文件。如果该程序能让随机数字产生器很满意的被seeded。程序写回一些怪怪的东西回该文件。
用法：

选项说明：
-out file：结果输出到file中。
-rand file(s)：指定随机数种子文件，多个文件间用分隔符分开，windows用“;”，OpenVMS用“,“，其他系统用“：”。
-base64：输出结果为BASE64编码数据。
-hex：输出结果为16进制数据。
num：随机数长度。

实例：

可以看见，这12个字节的随机数显示为乱码，可以对随机字符串进行base64编码或用hex格式显示

通过过滤赛选可以取出随机数或随机字母如下
产生随机字母方式：

产生随机数字方式

四、应用

字体加颜色
\033[33m 字符 \033[0m [[31m 字符 [[0m
随机颜色
color= RANDOM%8+31]
\033[$colorm 字符 \033[0m
存放颜色案例的文件
cat /etc/DIR_COLORS

PHP生成随机数的几种方法

第一种方法用mt_rand()

function GetRandStr($length){
$str=‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789‘;
$len=strlen($str)-1;
$randstr=‘‘;
for($i=0;$i<$length;$i++){
$num=mt_rand(0,$len);
$randstr .= $str[$num];
}
return $randstr;
}
$number=GetRandStr(6);
echo $number;

　

第二种方法（最快的）

function make_password( $length = 8 )
{
    // 密码字符集，可任意添加你需要的字符
    $chars = array(‘a‘, ‘b‘, ‘c‘, ‘d‘, ‘e‘, ‘f‘, ‘g‘, ‘h‘, 
    ‘i‘, ‘j‘, ‘k‘, ‘l‘,‘m‘, ‘n‘, ‘o‘, ‘p‘, ‘q‘, ‘r‘, ‘s‘, 
    ‘t‘, ‘u‘, ‘v‘, ‘w‘, ‘x‘, ‘y‘,‘z‘, ‘A‘, ‘B‘, ‘C‘, ‘D‘, 
    ‘E‘, ‘F‘, ‘G‘, ‘H‘, ‘I‘, ‘J‘, ‘K‘, ‘L‘,‘M‘, ‘N‘, ‘O‘, 
    ‘P‘, ‘Q‘, ‘R‘, ‘S‘, ‘T‘, ‘U‘, ‘V‘, ‘W‘, ‘X‘, ‘Y‘,‘Z‘, 
    ‘0‘, ‘1‘, ‘2‘, ‘3‘, ‘4‘, ‘5‘, ‘6‘, ‘7‘, ‘8‘, ‘9‘, ‘!‘, 
    ‘@‘,‘#‘, ‘$‘, ‘%‘, ‘^‘, ‘&‘, ‘*‘, ‘(‘, ‘)‘, ‘-‘, ‘_‘, 
    ‘[‘, ‘]‘, ‘{‘, ‘}‘, ‘<‘, ‘>‘, ‘~‘, ‘`‘, ‘+‘, ‘=‘, ‘,‘, 
    ‘.‘, ‘;‘, ‘:‘, ‘/‘, ‘?‘, ‘|‘);
    // 在 $chars 中随机取 $length 个数组元素键名
    $keys = array_rand($chars, $length); 
    $password = ‘‘;
    for($i = 0; $i < $length; $i++)
    {
        // 将 $length 个数组元素连接成字符串
        $password .= $chars[$keys[$i]];
    }
    return $password;
}

 

第三种取当时时间戳

function get_password( $length = 8 ) 
{
    $str = substr(md5(time()), 0, $length);//md5加密，time()当前时间戳
    return $str;
}

 

第四种打乱字符串

function getrandstr(){
$str=‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890‘;
$randStr = str_shuffle($str);//打乱字符串
$rands= substr($randStr,0,6);//substr(string,start,length);返回字符串的一部分
return $rands;
}

 

5 //开始创建验证码(直接用函数生成，比较方便快捷)

 

$code = rand(10000, 99999);

php mt_rand生成0~1随机小数的效果比较

 

lcg_value说明

float lcg_value ( void )
lcg_value() 返回范围为 (0, 1) 的一个伪随机数。本函数组合了周期为 2^31 - 85 和 2^31 - 249 的两个同余发生器。本函数的周期等于这两个素数的乘积。

返回：范围为 (0, 1) 的伪随机数。

<?php
for($i=0; $i<5; $i++){
    echo lcg_value().PHP_EOL;
}
?>

 

输出：

0.11516515851995
0.064684551575297
0.68275174031189
0.55730746529099
0.70215008878091

两种生成0~1随机小数方法进行比较

1.执行时间比较

执行10万次基于mt_rand()与mt_getrandmax()算法的运行时间

<?php
/**
 * 生成0~1随机小数
 * @param  Int   $min
 * @param  Int   $max
 * @return Float
 */
function randFloat($min=0, $max=1){
    return $min + mt_rand()/mt_getrandmax() * ($max-$min);
}
 
// 获取microtime
function get_microtime(){
    list($usec, $sec) = explode(‘ ‘, microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}
 
// 记录开始时间
$starttime = get_microtime();
 
// 执行10万次获取随机小数
for($i=0; $i<100000; $i++){
    randFloat();
}
 
// 记录结束时间
$endtime = get_microtime();
 
// 输出运行时间
printf("run time %f ms
", ($endtime-$starttime)*1000);
?>

 

输出：run time 266.893148 ms 

执行10万次lcg_value()的运行时间

<?php
// 获取microtime
function get_microtime(){
    list($usec, $sec) = explode(‘ ‘, microtime());
    return (float)$usec + (float)$sec;
}
 
 
// 记录开始时间
$starttime = get_microtime();
 
 
// 执行10万次获取随机小数
for($i=0; $i<100000; $i++){
    lcg_value();
}
 
 
// 记录结束时间
$endtime = get_microtime();
 
 
// 输出运行时间
printf("run time %f ms
", ($endtime-$starttime)*1000);
?>

 

输出：run time 86.178064 ms

 

执行时间上比较，因为lcg_value()直接是php原生方法，而mt_rand()与mt_getrandmax()需要调用两个方法，并需要进行计算，因此lcg_value()的执行时间大约快3倍。

2.随机效果比较

基于mt_rand()与mt_getrandmax()算法的随机效果

<?php
/**
 * 生成0~1随机小数
 * @param  Int   $min
 * @param  Int   $max
 * @return Float
 */
function randFloat($min=0, $max=1){
    return $min + mt_rand()/mt_getrandmax() * ($max-$min);
}
 
 
header(‘content-type: image/png‘);
$im = imagecreatetruecolor(512, 512);
$color1 = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);
$color2 = imagecolorallocate($im, 0, 0, 0);
for($y=0; $y<512; $y++){
    for($x=0; $x<512; $x++){
        $rand = randFloat();
        if(round($rand,2)>=0.5){
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color1);
        }else{
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color2);
        }
    }
}
imagepng($im);
imagedestroy($im);
?>

 

lcg_value()的随机效果

<?php
header(‘content-type: image/png‘);
$im = imagecreatetruecolor(512, 512);
$color1 = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);
$color2 = imagecolorallocate($im, 0, 0, 0);
for($y=0; $y<512; $y++){
    for($x=0; $x<512; $x++){
        $rand = lcg_value();
        if(round($rand,2)>=0.5){
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color1);
        }else{
            imagesetpixel($im, $x, $y, $color2);
        }
    }
}
imagepng($im);
imagedestroy($im);
?>