Swift中如何生成随机数？

Question

我实现了 Swift 这本书提供了一个随机数生成器的实现。 复制和粘贴此实现的最佳做法是什么？ 或者有没有我们现在可以使用的库？

Answer 1

斯威夫特 4.2+

Xcode 10 附带的 Swift 4.2 为许多数据类型引入了新的易于使用的随机函数。 您可以对数字类型调用random()方法。

let randomInt = Int.random(in: 0..<6)
let randomDouble = Double.random(in: 2.71828...3.14159)
let randomBool = Bool.random()

Answer 2

将arc4random_uniform(n)用于 0 到 n-1 之间的随机整数。

let diceRoll = Int(arc4random_uniform(6) + 1)

将结果转换为 Int，这样您就不必将您的变量显式键入为UInt32 （这似乎不是 Swifty）。

Answer 3

编辑：为 Swift 3.0 更新

arc4random在 Swift 中运行良好，但基本函数仅限于 32 位整数类型（在 iPhone 5S 和现代 Mac 上Int是 64 位）。 这是一个可以用整数文字表示的类型的随机数的通用函数：

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通用函数来扩展UInt64 ，添加边界参数并减轻模偏差。 （这是直接从arc4random.c提升的）

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
    }
}

有了它，我们可以为相同的参数扩展Int64 ，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
        }
    }
}

为了完成家庭...

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
        }
    }
}

毕竟，我们终于可以做这样的事情了：

let diceRoll = UInt64.random(lower: 1, upper: 7)

Answer 4

为 Swift 4.2 编辑

从 Swift 4.2 开始，您现在可以使用 Swift 自己的原生函数，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)

您也可以使用random(in:)来获取其他原始值的随机值； 例如 Int、Double、Float 甚至 Bool。

斯威夫特版本 < 4.2

此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)))
}

Answer 5

我使用了这段代码：

var k: Int = random() % 10;

Answer 6

从 iOS 9 开始，您可以使用新的 GameplayKit 类以多种方式生成随机数。

您有四种源类型可供选择：一般随机源（未命名，由系统选择它的功能）、线性同余、ARC4 和 Mersenne Twister。 这些可以生成随机整数、浮点数和布尔值。

在最简单的层面上，您可以从系统的内置随机源生成一个随机数，如下所示：

GKRandomSource.sharedRandom().nextInt()

这会生成一个介于 -2,147,483,648 和 2,147,483,647 之间的数字。 如果你想要一个介于 0 和上限（不包括）之间的数字，你可以使用：

GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(6)

GameplayKit 内置了一些方便的构造函数来处理骰子。 例如，您可以像这样滚动一个六面骰子：

let d6 = GKRandomDistribution.d6()
d6.nextInt()

另外，您可以使用 GKShuffledDistribution 之类的东西来塑造随机分布。 这需要更多解释，但如果您有兴趣，可以阅读我的 GameplayKit 随机数教程。

Answer 7

你可以像在 C 中那样做：

let randomNumber = arc4random()

randomNumber被推断为UInt32类型（一个 32 位无符号整数）

Answer 8

使用arc4random_uniform()

用法：

arc4random_uniform(someNumber: UInt32) -> UInt32

这为您提供了0到someNumber - 1范围内的随机整数。

UInt32的最大值为 4,294,967,295（即2^32 - 1 ）。

例子：

• 硬币翻转

   let flip = arc4random_uniform(2) // 0 or 1

• 掷骰子

   let roll = arc4random_uniform(6) + 1 // 1...6

• 十月的随机一天

   let day = arc4random_uniform(31) + 1 // 1...31

• 1990年代的随机年份

   let year = 1990 + arc4random_uniform(10)

一般形式：

let number = min + arc4random_uniform(max - min + 1)

其中number 、 max和min是UInt32 。

关于什么...

arc4random()

您还可以使用arc4random()获得一个随机数，它会产生一个介于 0 和 2^32-1 之间的UInt32 。 因此，要获得0和x-1之间的随机数，您可以将其除以x并取余数。 或者换句话说，使用余数运算符 (%) ：

let number = arc4random() % 5 // 0...4

但是，这会产生轻微的模数偏差（另请参见此处和此处），因此建议使用arc4random_uniform() 。

与Int相互转换

通常可以这样做以便在Int和UInt32之间来回转换：

let number: Int = 10
let random = Int(arc4random_uniform(UInt32(number)))

但是，问题在于Int在 32 位系统上的范围为-2,147,483,648...2,147,483,647 ，在 64 位系统上的范围为-9,223,372,036,854,775,808...9,223,372,036,854,775,807 。 将此与0...4,294,967,295的UInt32范围进行比较。 UInt32的U表示unsigned 。

考虑以下错误：

UInt32(-1) // negative numbers cause integer overflow error
UInt32(4294967296) // numbers greater than 4,294,967,295 cause integer overflow error

因此，您只需要确保您的输入参数在UInt32范围内，并且您也不需要超出该范围的输出。

Answer 9

10 (0-9) 之间的随机数示例；

import UIKit

let randomNumber = Int(arc4random_uniform(10))

非常简单的代码 - 简单而简短。

Answer 10

我已经能够使用rand()来获得一个随机的 CInt。 您可以使用以下方法使其成为 Int ：

let myVar: Int = Int(rand())

您可以使用您最喜欢的 C 随机函数，并在需要时将值转换为 Int。

Answer 11

@jstn 的回答很好，但有点冗长。 Swift 被称为面向协议的语言，因此我们可以通过添加协议扩展的默认实现来实现相同的结果，而无需为整数系列中的每个类实现样板代码。

public extension ExpressibleByIntegerLiteral {
    public static func arc4random() -> Self {
        var r: Self = 0
        arc4random_buf(&r, MemoryLayout<Self>.size)
        return r
    }
}

现在我们可以这样做：

let i = Int.arc4random()
let j = UInt32.arc4random()

并且所有其他整数类都可以。

Answer 12

在Swift 4.2中，您可以通过对所需的任何数字类型调用random()方法来生成随机数，并提供您想要使用的范围。 例如，这会生成 1 到 9 范围内的随机数，包括两边

let randInt = Int.random(in: 1..<10)

也与其他类型

let randFloat = Float.random(in: 1..<20)
let randDouble = Double.random(in: 1...30)
let randCGFloat = CGFloat.random(in: 1...40)

Answer 13

更新日期：2022 年 6 月 9 日。

斯威夫特 5.7

假设我们有一个数组：

let numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

对于 iOS 和 macOS，您可以在 Xcode 的框架GameKit中使用系统范围的随机源。 在这里您可以找到GKRandomSource类及其sharedRandom()类方法：

import GameKit

private func randomNumberGenerator() -> Int {
    let rand = GKRandomSource.sharedRandom().nextInt(upperBound: numbers.count)
    return numbers[rand]
}

randomNumberGenerator()

您还可以使用randomElement()方法返回集合的随机元素：

let randomNumber = numbers.randomElement()!
print(randomNumber)

或使用arc4random_uniform() 。 注意这个方法返回UInt32类型。

let generator = Int(arc4random_uniform(11))
print(generator)

而且，当然，我们可以使用makeIterator()方法，该方法返回集合元素的迭代器。

let iterator: Int = (1...10).makeIterator().shuffled().first!
print(iterator)

您在此处看到的最后一个示例在static func random(in range: ClosedRange<Int>) -> Int的帮助下返回指定范围内的随机值。

let randomizer = Int.random(in: 1...10)
print(randomizer)

伪随机双数生成器drand48()返回一个介于 0.0 和 1.0 之间的值。

import Foundation

let randomInt = Int(drand48() * 10)

Answer 14

这是一个做得很好的库https://github.com/thellimist/SwiftRandom

public extension Int {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Int = 0, _ upper: Int = 100) -> Int {
        return lower + Int(arc4random_uniform(UInt32(upper - lower + 1)))
    }
}

public extension Double {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Double = 0, _ upper: Double = 100) -> Double {
        return (Double(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}

public extension Float {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Float = 0, _ upper: Float = 100) -> Float {
        return (Float(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}

public extension CGFloat {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: CGFloat = 0, _ upper: CGFloat = 1) -> CGFloat {
        return CGFloat(Float(arc4random()) / Float(UINT32_MAX)) * (upper - lower) + lower
    }
}

Answer 15

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接受range的random(in:)方法。

• 它返回一个均匀分布在该范围内的数字。

---

TL;博士

那么，“好”的旧方法有什么问题？

1. 您必须使用导入的C API （它们在平台之间有所不同） 。

2. 而且……

如果我告诉你随机不是那么随机怎么办？

如果您使用arc4random() （计算余数） ，如arc4random() % aNumber ，则结果不会在0和aNumber之间均匀分布。 有一个叫做模偏差的问题。

模偏置

通常，该函数会生成一个介于0和MAX之间的随机数（取决于类型等） 。 举一个简单、快速的例子，假设最大数是7 ，并且您关心0 ..< 2 （或区间 [0, 3) 如果您愿意的话）范围内的随机数。

个别数字的概率是：

• 0：3/8 = 37.5%
• 1：3/8 = 37.5%
• 2：2/8 = 25%

换句话说，你更有可能最终得到0或1而不是2 。 当然，请记住，这是非常简化的，并且MAX数字要高得多，使其更加“公平”。

SE-0202 - Swift 4.2中的随机统一解决了这个问题

Answer 16

 let MAX : UInt32 = 9
 let MIN : UInt32 = 1

    func randomNumber()
{
    var random_number = Int(arc4random_uniform(MAX) + MIN)
    print ("random = ", random_number);
}

Answer 17

var randomNumber = Int(arc4random_uniform(UInt32(5)))

这里 5 将确保从零到四生成随机数。 您可以相应地设置该值。

Answer 18

我想在现有答案中补充一点，Swift 书中的随机数生成器示例是线性同余生成器（LCG），它是一个严重受限的示例，除了必须琐碎的示例之外不应如此，其中随机性的质量不一点都不重要。 并且LCG 永远不应该用于加密目的。

arc4random()要好得多，可以用于大多数目的，但同样不应用于加密目的。

如果您想要保证加密安全的东西，请使用SecCopyRandomBytes() 。 请注意，如果您将随机数生成器构建到某个东西中，其他人可能最终（错误）将其用于加密目的（例如密码、密钥或盐生成），那么您应该考虑使用SecCopyRandomBytes()无论如何，即使您的需要并不完全需要。

Answer 19

在某些版本的 Xcode 中没有 arc4Random_uniform() （在 7.1 中它运行但不会自动完成）。 您可以改为这样做。

生成一个 0-5 的随机数。 第一的

import GameplayKit

然后

let diceRoll = GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(6)

Answer 20

斯威夫特 4.2

再见，导入 Foundation C 库arc4random_uniform()

// 1  
let digit = Int.random(in: 0..<10)

// 2
if let anotherDigit = (0..<10).randomElement() {
  print(anotherDigit)
} else {
  print("Empty range.")
}

// 3
let double = Double.random(in: 0..<1)
let float = Float.random(in: 0..<1)
let cgFloat = CGFloat.random(in: 0..<1)
let bool = Bool.random()

1. 您使用 random(in:) 从范围中生成随机数字。
2. 如果范围为空，则 randomElement() 返回 nil，因此您解开返回的 Int? 如果让。
3. 您使用 random(in:) 生成随机 Double、Float 或 CGFloat 并使用 random() 返回随机 Bool。

更多@官方

Answer 21

以下代码将生成 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，它变得更加复杂。
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将使用多少UInt8来创建随机数。 最后一行将[UInt8]转换为UInt16或UInt32 。

我不知道最后两个是否仍然算作真正随机的，但您可以根据自己的喜好对其进行调整:)

Answer 22

斯威夫特 4.2

Swift 4.2 在标准库中包含了一个原生且功能相当全面的随机数 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

Answer 23

Xcode 14, swift 5

public extension Array where Element == Int {
    static func generateNonRepeatedRandom(size: Int) -> [Int] {
        guard size > 0 else {
            return [Int]()
        }
        return Array(0..<size).shuffled()
    }
}

如何使用：

let array = Array.generateNonRepeatedRandom(size: 15)
print(array)

Output

Answer 24

您可以像这样使用GeneratorOf ：

var fibs = ArraySlice([1, 1])
var fibGenerator = GeneratorOf{
    _ -> Int? in
    fibs.append(fibs.reduce(0, combine:+))
    return fibs.removeAtIndex(0)
}

println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())
println(fibGenerator.next())

Answer 25

我使用此代码生成一个随机数：

//
//  FactModel.swift
//  Collection
//
//  Created by Ahmadreza Shamimi on 6/11/16.
//  Copyright © 2016 Ahmadreza Shamimi. All rights reserved.
//

import GameKit

struct FactModel {

    let fun  = ["I love swift","My name is Ahmadreza","I love coding" ,"I love PHP","My name is ALireza","I love Coding too"]


    func getRandomNumber() -> String {

        let randomNumber  = GKRandomSource.sharedRandom().nextIntWithUpperBound(fun.count)

        return fun[randomNumber]
    }
}

Answer 26

细节

xCode 9.1，斯威夫特 4

面向数学的解决方案 (1)

import Foundation

class Random {

    subscript<T>(_ min: T, _ max: T) -> T where T : BinaryInteger {
        get {
            return rand(min-1, max+1)
        }
    }
}

let rand = Random()

func rand<T>(_ min: T, _ max: T) -> T where T : BinaryInteger {
    let _min = min + 1
    let difference = max - _min
    return T(arc4random_uniform(UInt32(difference))) + _min
}

溶液的使用（一）

let x = rand(-5, 5)       // x = [-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
let x = rand[0, 10]       // x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

面向程序员的解决方案 (2)

不要忘记在此处添加面向数学的解决方案 (1) 代码

import Foundation

extension CountableRange where Bound : BinaryInteger {

    var random: Bound {
        return rand(lowerBound-1, upperBound)
    }
}

extension CountableClosedRange where Bound : BinaryInteger {

    var random: Bound {
        return rand[lowerBound, upperBound]
    }
}

溶液的使用（二）

let x = (-8..<2).random           // x = [-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1]
let x = (0..<10).random           // x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
let x = (-10 ... -2).random       // x = [-10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2]

完整样本

不要忘记在此处添加解决方案（1）和解决方案（2）代码

private func generateRandNums(closure:()->(Int)) {

    var allNums = Set<Int>()
    for _ in 0..<100 {
        allNums.insert(closure())
    }
    print(allNums.sorted{ $0 < $1 })
}

generateRandNums {
    (-8..<2).random
}

generateRandNums {
    (0..<10).random
}

generateRandNums {
    (-10 ... -2).random
}

generateRandNums {
    rand(-5, 5)
}
generateRandNums {
    rand[0, 10]
}

样本结果