编辑：这不是重复，并不是对如何使用随机数生成器的天真误解的结果。感谢。
我似乎在System.Random类生成的数字中发现了重复模式。我正在使用＆＃34;主人＆＃34;为第二个＆＃34; main＆＃34;生成种子的随机实例随机实例。此主要Random实例生成的值显示重复模式。特别是，产生的第3个数字是非常可预测的。
下面的程序演示了这个问题。请注意，每次循环都会使用不同的种子值。
using System;
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// repeat experiment with different master RNGs
for (int iMaster = 0; iMaster < 30; ++iMaster)
{
// create master RNG
var rngMaster = new Random(iMaster + OFFSET);
// obtain seed from master RNG
var seed = rngMaster.Next();
// create main RNG from seed
var rngMain = new Random(seed);
// print 3rd number generated by main RNG
var ignore0 = rngMain.Next(LIMIT);
var ignore1 = rngMain.Next(LIMIT);
var randomNumber = rngMain.Next(LIMIT);
Console.WriteLine(randomNumber);
}
}
const int OFFSET = 0;
const int LIMIT = 200;
}
我认为这应该产生随机输出，但我的盒子上的实际输出是：
84
84
84
84
84
84
84
84
84
84
84
...
有人能解释一下这里发生了什么吗？更改OFFSET和LIMIT常量会改变输出值，但它总是重复。
答案 0 :(得分：53)
欢迎来到非加密强RNG的世界。显然，内置的.NET RNG如果将输出限制为0到200，则倾向于将第3个数字输出84。看一下该程序的以下版本，它会更多地显示输出中发生的事情。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WindowWidth = 44;
Console.WindowHeight = 33;
Console.BufferWidth = Console.WindowWidth;
Console.BufferHeight = Console.WindowHeight;
string template = "|{0,-5}|{1,-11}|{2,-5}|{3,-5}|{4,-5}|{5,-5}|";
Console.WriteLine(template, "s1", "s2", "out1", "out2", "out3", "out4");
Console.WriteLine(template, new String('-', 5), new String('-', 11), new String('-', 5), new String('-', 5), new String('-', 5), new String('-', 5));
// repeat experiment with different master RNGs
for (int iMaster = 0; iMaster < 30; ++iMaster)
{
int s1 = iMaster + OFFSET;
// create master RNG
var rngMaster = new Random(s1);
// obtain seed from master RNG
var s2 = rngMaster.Next();
// create main RNG from seed
var rngMain = new Random(s2);
var out1 = rngMain.Next(LIMIT);
var out2 = rngMain.Next(LIMIT);
var out3 = rngMain.Next(LIMIT);
var out4 = rngMain.Next(LIMIT);
Console.WriteLine(template, s1, s2, out1, out2, out3, out4);
}
Console.ReadLine();
}
const int OFFSET = 0;
const int LIMIT = 200;
}
这是输出
|s1 |s2 |out1 |out2 |out3 |out4 | |-----|-----------|-----|-----|-----|-----| |0 |1559595546 |170 |184 |84 |84 | |1 |534011718 |56 |177 |84 |123 | |2 |1655911537 |142 |171 |84 |161 | |3 |630327709 |28 |164 |84 |199 | |4 |1752227528 |114 |157 |84 |37 | |5 |726643700 |0 |150 |84 |75 | |6 |1848543519 |86 |143 |84 |113 | |7 |822959691 |172 |136 |84 |151 | |8 |1944859510 |58 |129 |84 |189 | |9 |919275682 |144 |122 |84 |28 | |10 |2041175501 |30 |115 |84 |66 | |11 |1015591673 |116 |108 |84 |104 | |12 |2137491492 |2 |102 |84 |142 | |13 |1111907664 |88 |95 |84 |180 | |14 |86323836 |174 |88 |84 |18 | |15 |1208223655 |60 |81 |84 |56 | |16 |182639827 |146 |74 |84 |94 | |17 |1304539646 |31 |67 |84 |133 | |18 |278955818 |117 |60 |84 |171 | |19 |1400855637 |3 |53 |84 |9 | |20 |375271809 |89 |46 |84 |47 | |21 |1497171628 |175 |40 |84 |85 | |22 |471587800 |61 |33 |84 |123 | |23 |1593487619 |147 |26 |84 |161 | |24 |567903791 |33 |19 |84 |199 | |25 |1689803610 |119 |12 |84 |38 | |26 |664219782 |5 |5 |84 |76 | |27 |1786119601 |91 |198 |84 |114 | |28 |760535773 |177 |191 |84 |152 | |29 |1882435592 |63 |184 |84 |190 |
因此，主RND的第一个输出与第一个RNG的第一个输出之间存在一些强相关性。 Random RNG的目的不是＆＃34;安全＆＃34;它被设计为快速＆＃34;，所以你在这里看到的东西是快速和安全之间的权衡。如果您不想要这样的事情发生，您需要使用加密安全的随机数生成器。
然而，仅仅切换到加密随机数生成器（CRNG）是不够的，您仍然需要小心如何使用CRNG。 WEP无线安全性发生了类似的问题。根据标头中给出的IV，可以预测随机数生成器的种子值（WEP密钥）用于保护连接。虽然他们使用CRNG（他们使用RC4）但他们没有正确使用它（你必须在输出变得不可预测之前吐出几千次迭代）。
答案 1 :(得分：3)
自己运行代码之后，它看起来像第三个元素返回的值 - 无论种子是一个非常糟糕的缺陷。我按如下方式修改了代码，使其更加灵活：
public static void TestRNG()
{
const int OFFSET = 0;
const int LIMIT = 200;
const int RndCount = 50;
const int FieldsPerLine = 10;
int Rnd;
for (int iMaster = 0; iMaster < RndCount; ++iMaster)
{
// create master RNG
var rngMaster = new Random(iMaster + OFFSET);
// obtain seed from master RNG
var seed = rngMaster.Next();
// create main RNG from seed
var rngMain = new Random(seed);
// print 3rd number generated by main RNG
Console.WriteLine();
for (int Loop = 0; Loop < FieldsPerLine; Loop++)
{
Rnd = rngMain.Next(LIMIT);
Console.Write(Rnd.ToString().PadLeft(3) + " ");
}
}
}
输出如下：
170 184 84 84 5 104 164 113 181 147
56 177 84 123 150 132 149 56 142 88
142 171 84 161 94 160 134 199 102 28
28 164 84 199 39 189 119 141 62 168
114 157 84 37 184 17 105 84 23 108
0 150 84 75 129 45 90 27 183 48
86 143 84 113 74 74 75 169 144 188
172 136 84 151 18 102 60 112 104 129
58 129 84 189 163 130 46 55 64 69
144 122 84 28 108 159 31 197 25 9
30 115 84 66 53 187 16 140 185 149
116 108 84 104 198 15 1 82 145 89
2 102 84 142 142 44 186 25 106 29
88 95 84 180 87 72 172 168 66 170
174 88 84 18 32 100 157 110 26 110
60 81 84 56 177 129 142 53 187 50
146 74 84 94 121 157 127 196 147 190
31 67 84 133 66 185 113 138 108 130
117 60 84 171 11 14 98 81 68 70
3 53 84 9 156 42 83 24 28 11
89 46 84 47 101 70 68 166 189 151
175 40 84 85 45 99 54 109 149 91
61 33 84 123 190 127 39 51 109 31
147 26 84 161 135 155 24 194 70 171
33 19 84 199 80 184 9 137 30 112
119 12 84 38 25 12 195 79 190 52
5 5 84 76 169 40 180 22 151 192
91 198 84 114 114 69 165 165 111 132
177 191 84 152 59 97 150 107 71 72
63 184 84 190 4 125 136 50 32 12
149 177 84 28 148 154 121 193 192 153
35 171 84 66 93 182 106 135 153 93
121 164 84 104 38 10 91 78 113 33
7 157 84 143 183 39 77 20 73 173
93 150 84 181 128 67 62 163 34 113
179 143 84 19 72 95 47 106 194 53
65 136 84 57 17 124 32 48 154 194
151 129 84 95 162 152 18 191 115 134
37 122 84 133 107 180 3 134 75 74
123 115 84 171 52 9 188 76 35 14
9 108 84 10 196 37 173 19 196 154
95 102 84 48 141 65 158 162 156 95
181 95 84 86 86 94 144 104 117 35
66 88 84 124 31 122 129 47 77 175
152 81 84 162 176 150 114 189 37 115
38 74 84 0 120 179 99 132 198 55
124 67 84 38 65 7 85 75 158 195
10 60 84 76 10 35 70 17 118 136
96 53 84 115 155 64 55 160 79 76
182 46 84 153 99 92 40 103 39 16
我见过的代码示例中没有使用Random.Next方法返回的前3或4个值。现在我知道为什么了。因此，一个简单的解决方法是丢弃从Random.Next方法返回的前4个值。
如果您对一个非常快速的随机数生成器感兴趣，该生成器也会产生高质量的随机数，那么请查看我从原始C代码移植的TinyMT project。
答案 2 :(得分：1)
这仅仅是一个评论，但它需要空间。我已经手动为SO文本框中的DotLisp代码添加了缩进和注释。代码是相同的，除了它是使用(.Next (Random. i))作为种子，还是仅使用i作为种子本身，以及它是否检查第三或第四.Next随机。
我现在没有再次检查，但我相信每个.Next x总是检索一个新样本并将结果转换为0和x-1之间的内容。
使用x = (* 15 183) = 2745是因为查看较小的范围而更像10000种子，我发现第三个.Next x是统一的＆＃39;随机的，但有两个统一的比率＆＃39 ;;较小选择值的较小范围是约177至190个连续数字。 （您可以通过在最后一行调用(print-histo h)来看到这一点，但减少测试的种子数量:-)）当我增加种子数时，我增加了这个范围。
代码只会累计每个.Next x结果的计数，并显示这些计数的计数。对于一个真正的均匀随机.Next x，这应该产生一个很好的钟形曲线，如最后一个案例（第四个.Next，连续种子）所示。
(let (h (Hashtable.))
(dotimes i 6553600
(lets
(s (.Next (Random. i))
r (Random. s)) ; using random seed
(dotimes j 2 r.Next) ; skipping 2 results
(let (x (r.Next (* 15 183)))
(x h (+ 1 (or (x h) 0))))))
(print-histo (histo h.Values)))
1 2368
3 2369
11 2370
20 2371
11 2372
12 2373
17 2374
15 2375
8 2376
13 2377
20 2378
11 2379
3 2380
8 2382
94 2383
253 2384
296 2385
240 2386
248 2387
238 2388
233 2389
252 2390
236 2391
321 2392
163 2393
18 2394
倾斜的钟形曲线和另一个小扁平的钟形曲线或只是非常不均匀的尾部。
(let (h (Hashtable.))
(dotimes i 6553600
(lets
(s (.Next (Random. i))
r (Random. s)) ; using random seed
(dotimes j 3 r.Next) ; skipping 3 results
(let (x (r.Next (* 15 183)))
(x h (+ 1 (or (x h) 0))))))
(print-histo (histo h.Values)))
11 2377
43 2378
90 2379
114 2380
138 2381
133 2382
132 2383
143 2384
127 2385
147 2386
130 2387
136 2388
145 2389
223 2390
430 2391
354 2392
177 2393
72 2394
两条钟形曲线，一条宽，一条窄。
(let (h (Hashtable.))
(dotimes i 6553600
(let (r (Random. i)) ; using sequential seed
(dotimes j 2 r.Next) ; skipping 2 results
(let (x (r.Next (* 15 183)))
(x h (+ 1 (or (x h) 0))))))
(print-histo (histo h.Values)))
12 2380
104 2381
143 2382
123 2383
106 2384
55 2385
115 2386
387 2387
511 2388
537 2389
454 2390
194 2391
4 2392
实际上是两条钟形曲线。
(let (h (Hashtable.))
(dotimes i 6553600
(let (r (Random. i)) ; using sequential seed
(dotimes j 3 r.Next) ; skipping 3 results
(let (x (r.Next (* 15 183)))
(x h (+ 1 (or (x h) 0))))))
(print-histo (histo h.Values)))
18 2384
154 2385
432 2386
758 2387
798 2388
477 2389
105 2390
3 2391
最后一个简单的钟形曲线。
总之，看起来有两个不同的问题：第三个样本一般不是很均匀，第一个样本生成的种子要么强调问题，要么显示单独的问题。