譯 Haskell 中隨機數的使用

隨機數（我指的是偽隨機數）是通過顯式或隱式的狀態來生成的。這意味著在 haskell 中，隨機數的使用（通過system.random庫）是伴隨著狀態的傳遞的。

大部分需要獲得幫助的人都有命令式程式設計的背景，因此，我會先用命令式的方式，然後再用函式式的方式來教大家在 haskell 中使用隨機數。

我會生成滿足以下條件的隨機列表：

在 io monad 中有乙個全域性的生成器，你可以初始化它，然後獲取隨機數。下面有一些常用的函式：

初始化或者設定全域性生成器，我們可以用mkstdgen來生成隨機種子。因此，有乙個很傻瓜式的用法：

setstdgen (mkstdgen 42)

當然，你可以用任意的int來替換42。

其實，你可以選擇是否呼叫setstdgen，如果你不呼叫的話，全域性的生成器還是可用的。因為在 runtime 會在啟動的時候用乙個任意的種子去初始化它，所以每次啟動的時候，都會有乙個不同的種子。

在給定範圍隨機返回乙個型別為a的值，同時全域性生成器也會更新。你可以通過乙個元組來指定範圍。下面這個例子會返回a到z之間的隨機值（包含a和z）：

c <- randomrio ('a', 'z')

a可以是任意型別嗎？並非如此。在 haskell 98 標準中，random庫只支援bool,char,int,integer,float,double（你可以自己去擴充套件這個支援的範圍，但這是另外乙個話題了）。

返回乙個型別為a的隨機數（a可以是任意型別嗎？看上文），全域性的生成器也會更新。下面這個例子會返回乙個double型別的隨機數：

x <- randomio :: io double

隨機數返回的範圍由型別決定。

需要注意的是，這些都是 io 函式，因此你只可以在 io 函式中使用它們。換句話說，如果你寫了乙個要使用它們的函式，它的返回型別也會變成是 io 函式。

舉個例子，上面提到的**片段都要寫在do block中。這只是乙個提醒，因為我們想要用命令式的方式來生成隨機數。

下面這個例子展示如何在 io monad 中完成之前的任務：

import system.random
main = do
setstdgen (mkstdgen 42)  -- 這步是可選的，如果有這一步，你每一次執行的結果都是一樣的，因為隨機種子固定是 42
s <- randomstuff
print s
randomstuff :: io [float]
randomstuff = do
n <- randomrio (1, 7)
sequence (replicate n (randomrio (0, 1)))

你可能有以下原因想知道如何用函式式的方式生成隨機數：

實際上，有兩種方法來用函式式的方式去生成隨機數：

這裡有一些常用的函式用來建立生成器和包含隨機數的無限列表。

用隨機種子建立生成器。

用生成器生成給定範圍的無限列表。例子：用42作為隨機種子，返回a到z之間包含a和z的無限列表：

randomrs ('a', 'z') (mkstdgen 42)

型別a是隨機數的型別。型別g看起來是通用的，但實際上它總是stdgen。

用給定的生成器生成隨機數的無限列表。例如：用42作為隨機種子生成double型別的列表：

randoms (mkstdgen 42) :: [double]

隨機數的範圍由型別決定，你需要查文件來確定具體範圍，或者直接用randomrs。

注意，這些都是函式式的 —— 意味著這裡面沒有***，特別是生成器並不會更新。如果你用乙個生成器去生成第乙個列表，然後用相同的生成器去生成第二個列表...

g = mkstdgen 42
a = randoms g :: [double]
b = randoms g :: [double]

猜猜結果，由於透明引用，這兩個列表的結果是一樣的！（如果你想用乙個隨機種子來生成兩個不同的列表，我等下告訴你乙個方法）。

下面一種方法來完成建立1到7的隨機列表：

import system.random
main = do
let g   = mkstdgen 42
let [s] = take 1 (randomstuff g)
print s
randomstuff :: randomgen g => g -> [[float]]
randomstuff g = work (randomrs (0.0, 1.0) g)
work :: [float] -> [[float]]
work (r:rs)      =
let n        = truncate (r * 7.0) + 1
(xs, ys) = splitat n rs
in xs : work ys

除了必要的列印操作外，這是純函式式的。它用生成器生成了無限列表，然後再用這個無限列表來生成另乙個無限列表作為答案，最後取第乙個作為返回值。

我這樣做是因為儘管我們今天的人物是生成乙個隨機數，但你通常會需要很多個，我希望這個例子可以對你有點幫助。

上面的**的工作原理是：用乙個生成器，建立乙個包含float的無限列表。擷取第乙個值，並擴大這個值到1到7，然後用剩下的列表來生成答案。換句話說，把輸入的列表分成(r:rs)，r決定生成列表的長度（1到7），rs之後會被計算答案。

用乙個隨機種子建立兩個不同的生成器，其他情況下重用相同的種子是不明智的。

g = mkstdgen 42
(ga, gb) = split g
-- do not use g elsewhere

如果你想建立多餘兩個的生成器，你可以對新的生成器中的其中乙個使用split：

g = mkstdgen 42
(ga, g') = split g
(gb, gc) = split g'
-- do not use g, g' elsewhere

我們可以用split來獲得兩個生成器，這樣我們就可以產生兩個隨機列表了。

randomstuff :: randomgen g => g -> [[float]]
randomstuff g = work (randomrs (1, 7) ga) (randomrs (0.0, 1.0) gb)
where (ga,gb) = split g
work :: [int] -> [float] -> [[float]]
work (n:ns) rs =
let (xs,ys) = splitat n rs
in xs : work ns ys

它把生成器分成兩個，然後產生兩個列表。

我在主程式中硬編碼了隨機種子。正常情況下你可以在其他地方獲取隨機種子 —— 從輸入中獲取，從檔案中獲取，從時間上獲取，或者從某些裝置中獲取。

這些在主程式中都是 do-able 的，因為它們都可以在 io monad 中訪問。

你也可以通過getstdgen獲取全域性生成器：

main = do
g <- getstdgen
let [s] = take randomstuff g
print s

原文

譯 Haskell 中隨機數的使用

隨機數使用

c 中隨機數的使用

ios中的隨機數使用

譯 Haskell 中隨機數的使用

隨機數使用

c 中隨機數的使用

ios中的隨機數使用

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