非重复随机数

Question

我需要生成大约9到1亿个非重复随机数，范围从零到生成的数量，我需要它们很快生成。对类似问题的几个答案提出简单地改组数组以获得随机数，而其他提议使用布隆过滤器。问题是，哪一个更有效，如果它是布隆过滤器，我该如何使用它呢？

Answer 1

您根本不需要随机数。你想要随机顺序的数字0到N-1。

简单地填充阵列和洗牌应该非常快。一个适当的Fisher-Yates shuffle是O（n），所以一个1亿的数组应该在C或甚至Java的一秒内很好，在像Python这样的高级语言中稍微慢一些。

您只需要生成N-1个随机数来进行随机播放（如果您使用拒绝采样来获得完美的均匀性，则可能高达1.3N），因此速度在很大程度上取决于您的RNG的速度。

您永远不需要查询是否已生成数字;无论你使用哪种算法，特别是在跑步结束时，这都会很慢。

如果您需要略少于N个总数，请将数组从0填充到N-1，然后提前中止洗牌并获取部分结果。只有当您需要的数字量与其范围相比非常小时，您才应考虑生成并检查重复方法。在那种情况下，Bob Floyd的算法可能会很好。

Answer 2

作为替代方案，您可以使用适当大小的块密码。使用块密码加密数字0,1,2，...然后你会得到一系列非重复的随机数。究竟什么系列将取决于您使用的密钥。它们保证不会重复，因为块密码是可逆的排列。

对于64位数字，使用DES，32位使用Hasty Pudding（允许大范围的块大小）或编写您自己的简单Feistel cypher。假设安全性不是一个大问题，那么编写自己的安全性是可能的。