Как генерировать случайные числа в C#

Случайные числа широко используются в цифровых играх, статистической выборке, криптографии, вычислениях в статистической физике, численном анализе, радиосвязи и играх казино, таких как рулетка и т.д

Мы можем использовать класс Random для генерации случайных чисел в C#.

Что такое класс C# Random? #

C# Random class - это генератор псевдослучайных чисел, который представляет собой алгоритм, генерирующий последовательность чисел, отвечающих определенным статистическим требованиям к случайности.

Этот класс имеет 5 методов Next(), NextInt64(),NextBytes(), NextDouble() и NextSingle()

В зависимости от типа числа, т.е. int,long и т.д., мы можем использовать соответствующий метод.

Давайте рассмотрим примеры, чтобы понять это дальше

Генерация случайного целого числа в C# #

Шаги для генерации случайного целого числа в C#

1. Инстанцируйте класс случайных чисел.
2. Используйте метод Random.Next(), чтобы вернуть случайное целое число между Int32.MinValue и Int32.MaxValue.

var randomInteger = new Random();

randomInteger.Next();
randomInteger.Next();
randomInteger.Next();
randomInteger.Next();
randomInteger.Next(); 


/* OUTPUT : 
2027076668
1095111085
535874255
1973884472
430547700
*/

Генерируем случайное целое число между минимальным и максимальным значениями #

Random.Next() имеет перегруженный метод, принимающий в качестве параметров минимальное и максимальное значения, который генерирует случайное целое число между заданными значениями.

Для генерации случайных чисел от 100 до 1000 используйте следующий код

Console.WriteLine("Five random integers between 100 and 1000");

for (int counter = 0; counter <= 4; counter++)
    Console.WriteLine("{0}", randomNumber.Next(100, 1000));

/* OUTPUT:
Five random integers between 100 and 1000
904
853
554
290
614
*/

Генерация случайного длинного числа(Int64) в C# #

Для генерации случайного длинного числа Int64 в C# используйте метод Random.NextInt64(), который возвращает случайное число Int64 между Int64.MinValue и Int64.MaxValue.

var RandomInt64 = new Random();

RandomInt64.NextInt64();
RandomInt64.NextInt64();
RandomInt64.NextInt64();
RandomInt64.NextInt64();
RandomInt64.NextInt64(); 


/* OUTPUT : 
5200810282391000059
6501337495320049889
6318562423063201438
3733878081804548122
8421209223603063849
*/

Генерирование случайного длинного числа(Int64) в заданном диапазоне #

Как и Random.Next(), Random.NextInt64() имеет перегруженный метод, который принимает Range, т.е. минимальное и максимальное значения в качестве параметров, и возвращает случайное число Int64 между ними.

Для генерации случайных чисел в диапазоне от 100000 до 200000 используйте следующий код

var RandomInt64 = new Random();


Console.WriteLine("Five random integers between 100000 and 200000");

for (int counter = 0; counter <= 4; counter++)
    Console.WriteLine("{0}", RandomInt64.NextInt64(100000, 200000));

/* OUTPUT:
Five random long Int64 numbers between 100000 and 200000
144220
194475
185075
159433
136542
*/

Сгенерированные случайные числа не являются полностью случайными, поскольку для их выбора используется математический алгоритм, но они достаточно хороши для большинства реальных случаев.

Избегание дубликатов при генерации случайных чисел #

Если вы инициализируете более одного класса new Random()

Вы можете получить дубликаты случайных чисел. (Многопоточное приложение)

var randomOne = new Random();
var randomTwo = new Random(); // Don't do this

Поэтому лучше инициализировать только один экземпляр класса Random() и использовать его во всем приложении.

//Function to generate unique random number using `Random()` class

private static readonly Random randomInstance = new Random();

public static int GenerateRandomNumber(int min, int max)
{
    lock(randomInstance) // synchronize
    {
        return randomInstance.Next(min, max);
    }
}

Если вы хотите генерировать серию случайных чисел, в многопоточной среде используйте вышеуказанный метод.

Использование криптографических C# RandomNumberGenerator #

Если вы хотите генерировать действительно уникальные случайные числа, вы можете воспользоваться классом RandomNumberGenerator, который является частью библиотеки System.Security.Cryptography.

Этот класс генерирует криптографически защищенное случайное число и подходит для создания случайного пароля.

var randomNumber= RandomNumberGenerator.GetInt32(Int32.MaxValue);

Мы также можем передать диапазон в метод RandomNumberGenerator.

var randomNumber= RandomNumberGenerator.GetInt32(2000,5000);

Использование класса C# RNGCryptoServiceProvider #

Этот класс уже устарел, не используйте этот метод.

RNGCryptoServiceProvider реализует криптографический генератор случайных чисел (ГСЧ), используя реализацию, предоставленную поставщиком криптографических услуг (CSP).

Используйте приведенный ниже код для создания случайного числа с помощью класса C# RNGCryptoServiceProvider.

using (RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider())
{
   byte[] randomNumber = new byte[4];//4 for int32
   rng.GetBytes(randomNumber);
   int value = BitConverter.ToInt32(randomNumber, 0);
}

Summary #

В этом уроке мы изучили различные способы генерации случайных чисел в C# на простых примерах.