生成0到1之间的随机浮点数

Question

我正在尝试生成一个介于0和1之间的随机数.我一直在阅读arc4random(),但是没有关于从中获取浮点数的任何信息.我该怎么做呢？

Answer 1

[0,1 [(包括0,不包括1)中的随机值:

double val = ((double)arc4random() / UINT32_MAX);

这里有更多细节.

实际范围是[0,0.999999999767169356],因为上限是(double)0xFFFFFFFF/0x100000000.

Answer 2

// Seed (only once)
srand48(time(0));

double x = drand48();

// Swift version
// Seed (only once)
srand48(Int(Date().timeIntervalSince1970))

let x = drand48()

drand48()和erand48()函数返回非负的,双精度的浮点值,均匀分布在区间[0.0,1.0]上.

Answer 3

对于Swift 4.2+,请参阅:https://stackoverflow.com/a/50733095/1033581

以下是ObjC和Swift 4.1的正确均匀性和最佳精度的建议.

32位精度(最适合Float)

[0,1]中的均匀随机值(包括0.0和1.0),最高32位精度:

Obj-C:

float val = (float)arc4random() / UINT32_MAX;

斯威夫特:

let val = Float(arc4random()) / Float(UInt32.max)

它最适合:

• a Float(或Float32)其尾数的有效位精度为24位

48位精度(不鼓励)

它很容易达到48位精度drand48(在引擎盖下使用arc4random_buf).但请注意,drand48由于种子需求而存在缺陷,并且对于将所有52位双尾数随机化而言也是次优的.

[0,1]中的均匀随机值,48位精度:

斯威夫特:

// seed (only needed once)
srand48(Int(Date.timeIntervalSinceReferenceDate))
// random Double value
let val = drand48()

64位精度(最适合Double和Float80)

[0,1]中的均匀随机值(包括0.0和1.0),最高64位精度:

Swift,使用两次对arc4random的调用:

let arc4random64 = UInt64(arc4random()) << 32 &+ UInt64(arc4random())
let val = Float80(arc4random64) / Float80(UInt64.max)

Swift,使用一次对arc4random_buf的调用:

var arc4random64: UInt64 = 0
arc4random_buf(&arc4random64, MemoryLayout.size(ofValue: arc4random64))
let val = Float80(arc4random64) / Float80(UInt64.max)

它最适合:

• a Double(或Float64)其尾数的有效位精度为52位
• a Float80尾数的有效位精度为64位

笔记

与其他方法比较

范围排除其中一个边界(0或1)的答案可能会受到均匀性偏差的影响,应该避免.

• 使用arc4random(),最佳精度为1/0xFFFFFFFF(UINT32_MAX)
• 使用arc4random_uniform(),最佳精度为1/0xFFFFFFFE(UINT32_MAX-1)
• 使用rand()(秘密使用arc4random),最佳精度为1/0x7FFFFFFF(RAND_MAX)
• 使用random()(秘密使用arc4random),最佳精度为1/0x7FFFFFFF(RAND_MAX)

这是数学上是不可能有一个调用来实现优于32位精度arc4random,arc4random_uniform,rand或random.因此,我们的32位和64位解决方案应该是我们能够实现的最佳解决方案.

Answer 4

此函数也适用于负浮点范围:

float randomFloat(float Min, float Max){
    return ((arc4random()%RAND_MAX)/(RAND_MAX*1.0))*(Max-Min)+Min;
}

Answer 5

迅捷4.2+

Swift 4.2为范围内的随机值添加了本机支持：

let x = Float.random(in: 0.0...1.0)
let y = Double.random(in: 0.0...1.0)
let z = Float80.random(in: 0.0...1.0)

文件：

• random(in range: ClosedRange<Float>)
• random(in range: Range<Float>)
• random(in range: ClosedRange<Double>)
• random(in range: Range<Double>)
• random(in range: ClosedRange<Float80>)
• random(in range: Range<Float80>)