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C#产生指定范围随机数(整数、小数、字符、布尔,相对不重复的和唯一的)的几种方法

亮术网 2020-01-19 本网原创

在开发过程中,常常要产生随机数,如生成静态 html 网页时,文件名通常用产生随机数的方式获得,生成定单的时候,定单号也可以用产生随机数的方式获得等。

在 C# 中,一般都用 Random 产生随机数,它可任意指定产生随机数范围。Random 结合数组,可以产生一些特殊范围的随机数,以满足特殊的需要。如果在循环中产生随机数,由于间隔时间短,每次产生的随机数都一样,需要先生成种子(有 3 种方法),再用该种子产生随机数,或者锁住 Random 对象,这样才能减少产生随机数的重复率。如果要产生唯一的随机数(有 4 种方法),需要用数组或检查已产生随机数是否重复的办法。

 

一、用 Random 产生指定范围随机数(整数随机数)

1、产生指定上限的随机数(如产生100以内的随机数)

Random ran = new Random();

int n = ran.Next(100);

 

2、产生指定上下限的随机数(如产生100到1000的随机数)

Random ran = new Random();

int n = ran.Next(100, 1000);

 

二、用 Random 结合数组产生指定范围随机数(字符和布尔随机数)

在某些情况下,随机数只能取一些特殊指定的值,如不连续的数字或指定的一些单词等,此时仅用 Random 无法达到要求,必须借住数组才能实现。实现思路大概是这样:先把这些特殊的值存到数组中,然后把数组的长度作为 Random 的上限产生随机数,此随机数正是数组的下标,根据该下标取得数组的值。

(一)产生字符随机数

1、产生不连续或指定值的随机数

代码如下:

public string GetRandom(string[] arr)
  {
    Random ran = new Random();
    int n = ran.Next(arr.Length - 1);
    return arr[n];
  }

调用方法:

string[] arr = { "25", "28", "30", "50", "60" };
  GetRandom(arr);

 

2、生成保留指定小数位数(例如 2 位)的随机数

假如要用指定单词作为随机数的取值,代码实现跟上例相同,所不同的仅是随机数的取值,所以只要定义一个单词数组直接调用上面代码即可。

调用方法:

string[] arr = { "red", "green", "blue", "orange", "white" };
  GetRandom(arr);

 

(二)产生布尔随机数

public bool GenerateBoolRandom()
  {
    bool[] arr = { true, false };
    Random ran = new Random();
    return arr[ran.Next(2)];
  }

调用方法:

Response.Write(GenerateBoolRandom());// 结果 true

 

 

三、用 Random 产生小数随机数

在默认情况下,C# 只能产生任意小数随机数,如果要产生指定范围小数随机数,需要自己写代码。写代码时,既可以把它们封装到一个方法中又可以封装到一个类中,后者可重载 C# 的 NextDouble() 方法。

1、把代码封装到一个方法

A、生成小数随机数

public double NextDouble(Random ran, double minValue, double maxValue)
  {
     return ran.NextDouble() * (maxValue - minValue) + minValue;
  }

调用:

Random ran = new Random();
  double randNum = NextDouble(ran, 1.52, 2.65);
  Response.Write(randNum);// 结果 2.30927768119112

 

B、生成保留指定小数位数(例如 2 位)的随机数

public double NextDouble(Random ran, double minValue, double maxValue, int decimalPlace)
  {
     double randNum = ran.NextDouble() * (maxValue - minValue) + minValue;
     return Convert.ToDouble(randNum.ToString("f" + decimalPlace));
  }

调用:

Random ran = new Random();
  double randNum = NextDouble(ran, 5.16, 8.68, 2);// 保留两位小数
  Response.Write(randNum);// 结果 8.46

 

2、把代码封装到一个类

代码:

using System;
  using System.Text;

public static class RandomDoubleRange
  {
    public static double NextDouble(this Random ran, double minValue, double maxValue)
    {
      return ran.NextDouble() * (maxValue - minValue) + minValue;
    }

  public static double NextDouble(this Random ran, double minValue, double maxValue, int decimalPlace)
    {
      double randNum = ran.NextDouble() * (maxValue - minValue) + minValue;
       return Convert.ToDouble(randNum.ToString("f" + decimalPlace));
    }
  }

调用:

Random ran = new Random();
  double randNum1 = ran.NextDouble(5.16, 8.68);
  double randNum2 = ran.NextDouble(5.16, 8.68, 2);//保留两位小数
  Response.Write(randNum1 + "; " + randNum2);//结果 7.41055195257559; 6.69

 

四、产生相对不重复的随机数

当在一个循环中生成随机数,由于生成随机数的时间间隔比较短,容易产生重复的随机数,如果要产生不重复的随机数,需要用种子或把随机数对象锁住,以下是它们的实现方法。

1、用种子产生相对不重复的随机数

生成种子方法一:

public static int GenerateRandomSeed()
  {
    return (int)DateTime.Now.Ticks;
  }

产生 1 到 10 的随机数为:2, 5, 2, 5, 7, 3, 4, 4, 6, 3

 

生成种子方法二:

using System.Text.RegularExpressions;

public static int GenerateRandomSeed()
  {
    return Convert.ToInt32(Regex.Match(Guid.NewGuid().ToString(), @"\d+").Value);
  }

产生 1 到 10 的随机数为:1, 7, 4, 9, 8, 1, 8, 7, 9, 8

 

生成种子方法三:

using System.Security.Cryptography;

public static int GenerateRandomSeed()
  {
    byte[] bytes = new byte[4];
    RNGCryptoServiceProvider rngCSP = new RNGCryptoServiceProvider();
    rngCSP.GetBytes(bytes);
    return BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
  }

产生 1 到 10 的随机数为:4, 8, 7, 2, 6, 7, 6, 5, 5, 7

 

产生指定数目的随机数并存到数组:

// randNum 为产生随机数的数目
    public int[] GenerateRandom(int minValue, int maxValue, int randNum)
    {
        Random ran = new Random(GenerateRandomSeed());
        int[] arr = new int[randNum];

    for (int i = 0; i < randNum; i++)
        {
            arr[i] = ran.Next(minValue, maxValue);
        }
        return arr;
    }

调用方法:

int[] arr = GenerateRandom(1, 10, 10);
  string temp = string.Empty;
  for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
  {
    temp += arr[i].ToString() + ", ";
  }
  Response.Write(temp);

 

2、通过锁住 Random 对象产生相对不重复的随机数

产生随机数:

public int GenerateRandom(Random ran, int minValue, int maxValue)
  {
    lock (ran) // 锁住 Random 对象
    {
      return ran.Next(minValue, maxValue);
    }
  }

调用:

int[] arr = new int[5];
  Random ran = new Random();
  for (int i = 0; i < 5; i++)
  {
    arr[i] = GenerateRandom(ran, 1, 10);// 结果 5, 7, 2, 5, 2
   }

 

 

五、生成绝对不重复的指定范围的随机数

1、方法一:先生成一个索引数组,再把产生的随机数作为索引从该数组中取一个数作为随机数。

生成随机数:

// n 为生成随机数个数
  public int[] GenerateUniqueRandom(int minValue, int maxValue, int n)
  {
    //如果生成随机数个数大于指定范围的数字总数,则最多只生成该范围内数字总数个随机数
    if (n > maxValue - minValue + 1)
      n = maxValue - minValue + 1;

  int maxIndex = maxValue - minValue + 2;// 索引数组上限
    int[] indexArr = new int[maxIndex];
    for (int i = 0; i < maxIndex; i++)
    {
      indexArr[i] = minValue - 1;
      minValue++;
    }

  Random ran = new Random();
    int[] randNum = new int[n];
    int index;
    for (int j = 0; j < n; j++)
    {
      index = ran.Next(1, maxIndex - 1);// 生成一个随机数作为索引

      //根据索引从索引数组中取一个数保存到随机数数组
      randNum[j] = indexArr[index];

      // 用索引数组中最后一个数取代已被选作随机数的数
      indexArr[index] = indexArr[maxIndex - 1];
      maxIndex--; //索引上限减 1
    }
    return randNum;
  }

调用方法:

GenerateUniqueRandom(1, 10, 10);// 结果 9, 5, 10, 1, 7, 3, 2, 4, 6, 8

GenerateUniqueRandom(1, 10, 5);// 结果 3, 7, 6, 1, 9

 

2、方法二:do...while 循环来生成不重复的随机数,用 for 循环来检查产生的随机数是否重复,只有不重复的随机数才保存到数组。

生成随机数:

// n 生成随机数个数
  public int[] GenerateUniqueRandom(int minValue, int maxValue, int n)
  {
    // Random.Nex(1, 10) 只能产生到 9 的随机数,若要产生到 10 的随机数, maxValue 要加 1
    maxValue++;

  // Random.Nex(1, 10) 只能产生 9 个随机数,因此 n 不能大于 10 - 1
    if (n > maxValue - minValue)
      n = maxValue - minValue;

  int[] arr = new int[n];
    Random ran = new Random((int)DateTime.Now.Ticks);

  bool flag = true;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
      do
      {
        int val = ran.Next(minValue, maxValue);
        if (!IsDuplicates(ref arr, val))
        {
          arr[i] = val;
          flag = false;
        }
      } while (flag);
      if (!flag)
        flag = true;
    }
    return arr;
  }

// 查检当前生成的随机数是否重复
  public bool IsDuplicates(ref int[] arr, int currRandNum)
  {
    bool flag = false;
    for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
    {
      if (arr[i] == currRandNum)
      {
        flag = true;
        break;
      }
    }
    return flag;
  }

调用方法:

int[] arr = GenerateUniqueRandom(1, 10, 10);// 生成 10 个 1 到 10 的随机数
  for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
  Response.Write(arr[i] + ", ");// 结果 10, 7, 9, 4, 3, 5, 1, 2, 6, 8

GenerateUniqueRandom(1, 10, 5);// 生成 5 个 1 到 10 的随机数,结果 9, 1, 7, 2, 10

 

3、方法三:do...while 循环来检查产生的随机数是否重复,只有不重复的随机数才保存到哈希表。

生成随机数:

using System.Collections;

// n 为生成随机数个数
  public Hashtable GenerateUniqueRandom(int minValue, int maxValue, int n)
  {
    // Random.Next(1, 10) 只能产生到 9 的随机数,若要产生到 10 的随机数,maxValue 要加 1
    maxValue++;

  // Random.Next(1, 10) 只能产生 9 个随机数,因此 n 不能大于 10 - 1
    if (n > maxValue - minValue)
      n = maxValue - minValue;

  Hashtable ht = new Hashtable();
    Random ran = new Random((int)DateTime.Now.Ticks);

  bool flag = true;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
      do
      {
        int val = ran.Next(minValue, maxValue);
        if (!ht.ContainsValue(val))
        {
          ht.Add(i, val);
          flag = false;
        }
      } while (flag);
      if (!flag)
        flag = true;
    }
    return ht;
  }

调用方法:

Hashtable ht = GenerateUniqueRandom(1, 10, 10);// 生成 10 个 1 到 10 的随机数
  foreach (DictionaryEntry de in ht)
  Response.Write(de.Value.ToString() + ", ");// 结果 10, 7, 9, 4, 3, 5, 1, 2, 6, 8

GenerateUniqueRandom(1, 10, 5);// 生成 5 个 1 到 10 的随机数,结果 4, 10, 9, 7, 6

 

4、方法四:用 Linq 生成不重复的随机数

生成随机数:

using System.Linq;

public IEnumerable<int>
  GenerateNoDuplicateRandom(int minValue, int maxValue)
  {
    return Enumerable.Range(minValue, maxValue).OrderBy(g => Guid.NewGuid());
  }

调用方法:

IEnumerable<int> list = GenerateNoDuplicateRandom(1, 10);
  string str = string.Empty;
  foreach (int item in list)
  {
    str += item.ToString() + ", ";
  }
  Response.Write(str);// 结果 5, 2, 10, 1, 7, 6, 8, 3, 9, 4

以上几种产生指定随机数的方法,都通过测试,可根据实际开发需要灵活选择,一般情况都是直接用 Random 就可以了。

本文浓缩标签:随机数C#
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