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?


当前回答

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)))
}

其他回答

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)

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

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:)

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)

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