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关于JavaScript中的随机数方法

liuyix / 3362人阅读

摘要:另外,这几篇几个不错的随机生成随机数采用对获取的浮点数进行取整操作,也是同样的问题,能取到左端点,却无法取到右端点。

最近在琢磨内置对象Math的时候,参考了很多网上资料,不过我在Google中搜索js 随机整数,出来很多博客文章,很遗憾,在我看来排名靠前的这些文章都是错误的。接下来我将会论证我这一观点,同时把我所理解的Math.random()方法跟你分享。

获取端点问题; 先看这一篇,Javascript实现随机整数。

在这篇文章中,作者给出了如下方法,根据他的文章描述,这个算法能产生startend之间的随机整数。

javascriptfunction rnd(start, end){
    return Math.floor(Math.random() * (end - start) + start);
}
一个需要确认的问题

在说我的观点之前,我希望先明确一件事情,设想别人跟你提了一个需求:

  

需要一个生成ab之间随机整数的方法。

这时候我觉得你至少需要跟对方确认一个问题:包不包括两个端点,即ab ?
(其实还有一些问题需要考虑的,比如传入的ab如果不是数字类型?如果是小数?如果是负数?如果ab大?为了专注本文要讨论的内容,我们假定传入的ab都是合法的正整数,且a<b。)

如果对方给你确认了,那是坠吼的;但是如果对方没有确认,如何理解这一需求?我认为在对上述需求没有更多说明的情况下,以下两个是靠谱的理解:

  

既要包括端点a,也要包括端点b

既不包括端点a,也不包括端点b

所以,如果你实现的方法能获取的只包含其中一个端点,我觉得这种实现是不太理想的,你再琢磨这句话:ab之间的随机整数

如果你也认同我的这段论述,接下来回到开头那个方法,看他能不能实现获取从startend之间的随机整数;方法主体就一个运算表达式:

javascriptreturn Math.floor(Math.random() * (end - start) + start);

逐步分析:

javascriptMath.random();                               //[0,1)
Math.random()*(end-start);                   //[0,end-start);
Math.random()*(end-start)+start;             //[start,end);
Math.floor(Math.random()*(end-start)+start); //{ x | x>=start,x

第一行,Math.random()方法返回的是01之间的浮点数,注意,__包括0,不包括1!__ECMA语言标准里明确规定了:

  

Returns a Number value with positive sign, greater than or equal to 0 but less than 1

所以,这篇博客,和这篇博客是不正确的;由于这两篇占据结果第一页的博文比较古老,我甚至在想是不是ECMA标准一开始不是这样子的,然后查了一下,ECMA标准从第一个版本对random方法的规定就是现在这个样子。

第二行,Math.random()*(end-start);则返回0end-start之间的浮点数,包含0,不包含end-start

第三行, Math.random()*(end-start)+start;返回startend之间的浮点数,包含start,不包含end

第四行,Math.floor(Math.random()*(end-start)+start);。这是最关键的一行,对上一行产生的浮点数进行向下取整,既然是向下取整,结果可能取到start,却永远取不到end

根据前述理解,这样的实现我认为是不合要求的。所以,这篇文章也是不正确的。
另外,这几篇几个不错的JavaScript随机...、js生成随机数采用parseInt对获取的浮点数进行取整操作,也是同样的问题,能取到左端点,却无法取到右端点。parseInt操作浮点数的效果相当于Math.floor()

  勘误:
  
  

之前写的上面这句话“parseInt操作浮点数的效果相当于Math.floor()”,我在看了这篇文章之后发现这句话是不对的,抱歉。但我的结论是不变的:Math.random()的结果范围包括0,因此parseInt(Math.random())也可能取到0

而这一篇JavaScript random方法得到随机整数,采用的是Math.ceil()方法进行向上取整,

javascriptMath.ceil(Math.random()*3);//得到1-3的整数

这样确实既能取到右端点,也能取到左端点,但是作者的左端点标错了,这个是有可能能取到0的,尽管取到0的概率是无限趋近于0;

这样引伸出另一个问题:取得的随机整数范围里,各整数出现的概率是否一致?

获取概率问题 一个概率不均等的方法

在之前有位老师给出的获取随机数方法是下面这样(要求了必须包括端点);

javascriptfunction getRandom(n,m){
  //省略特殊情形下的处理过程,比如n>m,或者n、m之一无法转化为有效数字;
  return Math.round(Math.random()*(m-n)+n);
}

一个获取随机整数的方法,如果不格外的声明,我觉得有一个默认的条件应该是:

  

生成每个整数的概率应当是均等的;

根据第一部分的分析,这个方法能获取的浮点数的范围是nm之间,包括n,不包括m;而这个方法中取整是采用Math.round()四舍五入;这样的话:

  

当取出的结果x∈[n,n+0.5)时,会四舍五入为n;区间范围为0.5,概率为0.5/(m-n)*100%;

当取出的结果x∈[n+0.5,n+1.5)时,会四舍五入为n+1;区间范围为1,概率为1/(m-n)*100%;

当取出的结果x∈[n+1.5,n+2.5)时,会四舍五入为n+2;区间范围为1,概率为1/(m-n)*100%;

......

当取出的结果x∈[m-0.5,m)时,会四舍五入为m;区间范围为0.5,概率为0.5/(m-n)*100%;

通过以上分析,该算法确实可以达到目标,取到nm之间的随机整数,但是并不是每个整数出现的概率都是相等的,具体来说,取得两边端点的整数概率是其他数字的一半。所以,我认为这也是不够完美的。

这样的话,在写一个获得概率均等的随机整数方法的时候,相信你知道应该注意些什么问题了吧。

总结

总结一下,当我们在获取随机整数的时候,有两个问题需要特别注意:

  

一定要仔细检查两边端点是否是否能取到?是否与需求一致?

获取到的每个整数的概率是否均等?

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