解决Go中使用seed得到相同随机数的问题

2020-01-28 14:10:52于海丽

首先,seed赋值了两个定义好的变量,rng.tap和rng.feed。rngLen和rngTap是两个常量。我们来看一下相关的常量定义。


const (
  rngLen  = 607
  rngTap  = 273
  rngMax  = 1 << 63
  rngMask = rngMax - 1
  int32max = (1 << 31) - 1
)

由此可见,无论seed是否相同,这两个变量的值都不会受seed的影响。同时,seed的值会最终决定x的值,只要seed相同,则得到的x就相同。而且无论seed是否被赋值,只要检测到是零值,都会默认的赋值为89482311。

接下来我们再看seedrand。

4.2 seedrand


// seed rng x[n+1] = 48271 * x[n] mod (2**31 - 1)
func seedrand(x int32) int32 {
  const (
    A = 48271
    Q = 44488
    R = 3399
  )

  hi := x / Q    // 取除数
  lo := x % Q    // 取余数
  x = A*lo - R*hi // 通过公式重新给x赋值
  if x < 0 {
    x += int32max // 如果x是负数,则强行转换为一个int32的正整数
  }
  return x
}

可以看出,只要传入的x相同,则最后输出的x一定相同。进而最后得到的随机序列rng.vec就相同。

到此我们验证我们最开始给出的结论,即只要每次传入的seed相同,则生成的随机序列就相同。验证了这个之后我们再继续验证为什么每次取到的随机序列的值都是相同的。

5. 源码解析-Intn

首先举个例子,来直观的描述上面提到的问题。


func printRandom() {
 for i := 0; i < 2; i++ {
  fmt.Println(rand.Intn(100))
 }
}

// 结果
// 81
// 87
// 81
// 87

假设printRandom是一个单独的Go文件,那么你无论run多少次,每次打印出来的随机序列都是一样的。通过阅读seed的源码我们知道,这是因为生成了相同的随机序列。那么为什么会每次都取到同样的值呢?不说废话,我们一层一层来看。

5.1 Intn


func (r *Rand) Intn(n int) int {
  if n <= 0 {
    panic("invalid argument to Intn")
  }
  if n <= 1<<31-1 {
    return int(r.Int31n(int32(n)))
  }
  return int(r.Int63n(int64(n)))
}

可以看到,如果n小于等于0,就会直接panic。其次,会根据传入的数据类型,返回对应的类型。

虽然说这里调用分成了Int31n和Int63n,但是往下看的你会发现,其实都是调用的r.Int63(),只不过在返回64位的时候做了一个右移的操作。


// r.Int31n的调用
func (r *Rand) Int31() int32 { return int32(r.Int63() >> 32) }

// r.Int63n的调用
func (r *Rand) Int63() int64 { return r.src.Int63() }

5.2 Int63

先给出这个函数的相关代码。


// 返回一个非负的int64伪随机数.
func (rng *rngSource) Int63() int64 {
  return int64(rng.Uint64() & rngMask)
}

func (rng *rngSource) Uint64() uint64 {
  rng.tap--
  if rng.tap < 0 {
    rng.tap += rngLen
  }

  rng.feed--
  if rng.feed < 0 {
    rng.feed += rngLen
  }

  x := rng.vec[rng.feed] + rng.vec[rng.tap]
  rng.vec[rng.feed] = x
  return uint64(x)
}