C#生成随机int - 之谜

Question

我在生成随机整数时发现了一些有趣的东西(至少对我来说),我无法向自己解释,所以我想我会在这里发布.

我的需求很简单:我正在生成随机整数(Int32)ID,旨在最大限度地减少冲突.生成时间不是问题.

我已经尝试过这些方法来生成随机整数:

1.)

   return rnd.Next();

其中rnd是Random类型的类字段,方法#3的种子.

2.)

   return rnd.Next(Int32.MinValue, Int32.MaxValue);

其中rnd是类型为Random的类字段,种子来自方法#3.

3.)

   var buffer = new byte[sizeof(int)];
   using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
   {
        rng.GetBytes(buffer);
   }            
   return BitConverter.ToInt32(buffer, 0);

注意:我也尝试将RNGCryptoServiceProvider作为类字段在初始化容器类时初始化一次以简化GC的工作,但是我花了相同的时间来生成所以我认为这将是"更随机".

4)

   return new Random(Method3()).Next();

5.)

   return new Random(Method3()).Next(Int32.MinValue, Int32.MaxValue);

我知道,在每次调用时创建新的Random(int种子)非常耗时,但碰撞更少,对吧？

好吧,现在是神秘的一部分.我认为大多数碰撞都会有方法#1和#2,其中#1会稍微快一点,而且碰撞时间更短,碰撞最少的方法是#4和#5,其中#4会稍微快一点,而且方法## 3会有某种妥协.

所以我做了一个测试来证明我的假设.我使用所提到的每种方法生成了10倍(以使其平均)一百万个随机数,并获得了生成一百万个数字所需的平均碰撞次数和平均时间.结果(下面)对我来说有点意外.

结果:持续时间为小时:分钟:秒:毫秒格式

Method1: AvgCollisions: 235, AvgDuration: 00:00:00.3561967
Method2: AvgCollisions: 116, AvgDuration: 00:00:00.4042033
Method3: AvgCollisions: 115, AvgDuration: 00:00:04.6037259
Method4: AvgCollisions: 234, AvgDuration: 00:00:09.2195856
Method5: AvgCollisions: 233, AvgDuration: 00:00:09.1788223

我再次进行了几次测试,它总是大致相同.

你也不奇怪吗？时间并不是我想象的那么多,但结果对我来说意味着,方法2是最好的生成随机数,因为它是最随机的,最快的,你可以设置一个最小和最大生成的数字.不知道Method2对Method3的预测程度有多大,因为我不知道如何测试它.

有人可以解释一下我做错了什么,或者为什么方法#4和#5没有碰撞最少,为什么碰撞的百分比总是一样的？它不应该是随机的吗？

编辑: 这是我已经完成的这个测试的Visual Studio 2010解决方案:http://bit.ly/nxLODw

Answer 1

唯一奇怪的行为是方法5.

在方法1,4中,生成0到int.MaxValue范围内的数字.

在方法2,3和5中,生成int.MinValue到int.MaxValue范围内的数字.

因此对于方法2和方法3,你的范围大约是方法的两倍,与方法1,4相比,它们有大约一半的碰撞.这对我来说似乎很正常.

那么为什么方法5产生与方法1和4一样多的碰撞,即使它在更大的范围内产生数字呢？好吧,事实证明System.Random构造函数获取种子的绝对值.换句话说,它将随机序列的数量减少到可能的一半.因此,即使从较大范围获得数字,也可以从较少的不同序列生成数字.