Linux Shell 生成隨機數和隨機字符串

日常生活中,會經常用到隨機數,使用場景非常廣泛,例如買彩票、丟骰子、抽籤、年會抽獎等。

Shell 下如何生成隨機數呢,米撲博客特意寫了本文,總結 Linux Shell 產生隨機數的多種方法。

本文原文轉自米撲博客:Linux Shell 生成隨機數和隨機字符串

計算機產生的的只是“僞隨機數”,不會產生絕對的隨機數(是一種理想隨機數)。實際上,僞隨機數和理想隨機數也是相對的概念,例如僞隨機數在1萬萬億億億年內也無法重複,算是理想隨機數麼?

僞隨機數在大量重現時也並不一定保持唯一,但一個好的僞隨機產生算法將可以產生一個非常長的不重複的序列,例如 UUID(通用唯一識別碼)在100億年內纔可用完。

1. 使用系統的 $RANDOM 變量(CentOS、Ubuntu、MacOS 都支持,但只有5位數隨機)

mimvp@ubuntu:~$ echo $RANDOM
17617

$RANDOM 的範圍是 [0, 32767]

示例:使用 for 循環來驗證:

#!/bin/bash
# mimvp.com 2016.05.10

function print_random() {
    for i in {1..10};
    do
        echo -e "$i \\t $RANDOM"
    done
}

print_random

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh
1        20191
2        16817
3        25971
4        1489
5        34
6        25183
7        920
8        315
9        18845
10       29519

如需要生成超過32767的隨機數,可以用以下方法實現(有缺陷)

例:生成 40,000,000~50,000,000 的隨機數,但最後末尾五位數在隨機變化,實現原理有缺陷

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## Linux 系統隨機數 + 範圍上限值後, 再取餘
function mimvp\_random\_bignum() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(($RANDOM+$max))       # 隨機數+範圍上限, 然後取餘
    randnum=$(($num%$mid+$min)) # 隨機數包含上下限邊界數值
    echo $randnum
}

function print\_random\_bignum() {
    for i in {1..10};
    do
        bignum=$(mimvp\_random\_bignum 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $bignum"
    done
}

print\_random\_bignum

運行結果:

# sh mimvp_shell_rand.sh
1 40022422
2 40014261
3 40022712
4 40016695
5 40026575
6 40032198
7 40026667
8 40016024
9 40012010
10 40016143

這裏,還可以通過 awk 產生隨機數,最大爲6位隨機數,其跟時間有關,系統時間一致則隨機數都相同,沒有 $RANDOM 隨機性好

# awk 'BEGIN{srand(); print rand()}'
0.739505
# awk 'BEGIN{srand(); print rand()*1000000}'
855767

2. 使用date +%s%N(CentOS、Ubuntu支持,MacOS不支持納秒 +%N)

通過 Linux / Unix 的時間戳來獲取隨機數

# date +%S # 獲取秒數, 2位數
43
# date +%s # 獲取時間戳, 10位數, 從 1970-01-01 00:00:00 到當前的間隔的秒數
1548739004
# date +%N # 獲取納秒值, 9位數, CentOS、Ubuntu支持, 但 MacOS 不支持
468529240

說明:

如果用時間戳 date +%s 做隨機數,相同一秒的數據是一樣的。在做循環處理多線程時,基本不能滿足要求

如果用納秒值 date +%N 做隨機數,精度達到了億分之一,相當精確了,在多cpu高併發的循環裏,同一秒裏也很難出現相同結果,不過也會有重複碰撞的可能性

如果用時間戳+納秒值 date +%N%s 做組合隨機數(10+9=19位數),則比較完美了,重複的概率大大降低,但注意: MacOS 系統不支持納秒值,不算通用

示例:生成 40,000,000~50,000,000 的隨機數

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## Linux 時間戳隨機數
function mimvp\_randnum\_date() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(date +%s%N | cut -c1-17)      # 19位數, 截取第1-17位數, 下標從1開始
    randnum=$(($num%$mid+$min))         # 隨機數包含上下限邊界數值
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_date() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_date 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_randnum\_date

運行結果:

# sh mimvp_shell_rand.sh
1 42153680
2 42199904
3 42243885
4 42283556
5 42332691
6 42376578
7 42422048
8 42462640
9 42505483
10 42550221

說明:

上面的結果可以看到,當取大數值範圍時,高位可能都是相同的,原因是 date +%N%s 是按照 秒數+納秒 獲取的,時間高位具有順序位,可能相同

那麼,有的同學問題,能不能把 date +%s%N 的秒數和納秒互換下,答案是不可以的,原因是納秒的第一位可能爲0,從第一位截取可能爲 09641524615487432 ,shell 會提示錯誤: value too great for base (error token is "09641524615487432")

改進的辦法1:互調 date +%N%s (仍然不行)

既然第一位不能爲0,那麼從納秒的第2位、第3位.... 截取不行嗎,答案也是不可以的,因爲納秒的每一位都有可能是0,畢竟納秒是9位數(毫秒3位數、微秒6位數、納秒9位數)納秒本身就在秒數之後,所以納秒的9位數的每一位都可以爲0  另外,納秒在高位,秒數在低位,截取大數值可能導致高位不相同,但低位數值相同的情況,原因是秒數的值變化非常慢。結論,互換的辦法是行不通的,還可能導致新的問題,因此,老老實實的用  date +%s%N 格式吧

改進的方法2:直接用 date +%s%N 的19位數(可行)

不要截取 date +%s%N | cut -c1-17 ,充分利用納秒的快速變化後再取餘

3. 使用 /dev/random 和 /dev/urandom 隨機文件(CentOS、Ubuntu、MacOS 都支持,推薦)

/dev/random 是阻塞的隨機數發生器,讀取有時需要等待。存儲着系統當前運行環境的實時數據,如 CPU、內存、電壓、物理信號等

/dev/urandom 是非阻塞隨機數發生器,讀取操作不會產生阻塞。

說明:

/dev/random 和 /dev/urandom 存儲的都是亂碼,實際上它們是通過二進制數據保存實時數據的

打開 /dev/random 和 /dev/urandom 文件,推薦用 head,不推薦 cat 命令,因爲文件非常大且是亂碼,只需要獲取前幾行文件內容就變了

用到了 cksum 命令,其讀取文件內容,生成唯一的整型數據,只有文件內容沒變,生成結果就不會變化,與php crc函數類似,一般校驗文件是否篡改

其生成隨機數的原理是:截取文件的一部分內容,做內容的計算,取第一個數值

# head -20 /dev/urandom | cksum
3535024891 50260
# head -20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d " "
1713554848

示例:使用/dev/urandom生成 40,000,000~50,000,000 之間的隨機數,使用 /dev/urandom 避免阻塞。

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## Linux 隨機文件
function mimvp\_randnum\_file() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -d ' ' -f1)             # ok
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | awk '{print $1}')           # ok
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | awk -F " " '{print $1}')    # ok
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_file() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_file 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_randnum\_file

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh  
1      48894638
2      43078483
3      41678948
4      48987680
5      46095205
6      49650777
7      47144679
8      49003259
9      44562068
10     42014734

由此可見,用隨機文件生成的隨機數,基本是全隨機的,且通用於 CentOS、Ubuntu、MacOS

4. 使用 linux uuid (CentOS、Ubuntu支持,MacOS不支持)

UUID(Universally Unique Identifier,通用唯一識別碼),格式包含32個16進制數字,以'-'連接號分爲5段。

格式爲 8-4-4-4-12 的32個字符,例如: 07e73165-1196-4194-98bb-a3bf7c96e34a

# cat /proc/sys/kernel/random/uuid
07e73165-1196-4194-98bb-a3bf7c96e34a

UUID 數量,理論上的總數爲216 x 8=2128,約等於3.4 x 1038。 也就是說若每奈秒產生1兆個UUID,要花100億年纔會將所有UUID用完。

UUID 目的,是讓分佈式系統中的所有元素,都能有唯一的辨識信息,而不需要通過中央控制端來做辨識信息的指定。如此一來,每個人都可以創建不與其它人衝突的 UUID。在這樣的情況下,就不需考慮數據庫創建時的名稱重複問題。它會讓網絡任何一臺計算機所生成的uuid碼,都是互聯網整個服務器網絡中唯一的。它的原信息會加入硬件,時間,機器當前運行信息等等。

UUID 格式:包含32個16進位數字,以“-”連接號分爲五段,形式爲8-4-4-4-12的32個字符。範例;550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000  ,所以:

與 uuid類似的還有一個guid(全局唯一標識符)碼,它由微軟支持,它們由操作系統內核產生。

示例:使用 linux uuid 生成 40,000,000~50,000,000 之間的隨機數

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## Linux uuid
function mimvp\_randnum\_uuid() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /proc/sys/kernel/random/uuid | cksum | cut -f1 -d ' ')
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_uuid() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_uuid 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_randnum\_uuid

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh  
1      44736535
2      43538760
3      40133914
4      41016814
5      49148972
6      40179476
7      48147712
8      45665645
9      40522150
10     44361996


5. 使用 openssl rand(CentOS、Ubuntu支持、MacOS 都支持,需安裝 openssl,推薦)

openssl rand 用於產生指定長度個bytes的隨機字符

\# openssl rand --help
Usage: rand \[options\] num
where options are
-out file             - write to file
-engine e             - use engine e, possibly a hardware device.
-rand file:file:... - seed PRNG from files
-base64               - base64 encode output
-hex                  - hex encode output

其中,參數 -base64 或 -hex 對隨機字符串進行base64編碼或用hex格式顯示

結合 cksum 產生整數、md5sum 產生字符串,可以產生隨機的整數或字符串(僅含小寫字母和數字)

例如:

\# openssl rand -base64 8                        # 第一次執行
Vt4MNFIfzCU=
\# openssl rand -base64 8                        # 第二次執行, 隨機數不同
uwnovaLKhek=
\# openssl rand -base64 8 | cksum                # 生成隨機整數
3663376449 13
\# openssl rand -base64 8 | md5sum                 # 生成隨機字符串
1f36cf340e0a90ccb0d504925c3d7ada  -
\# openssl rand -base64 8 | cksum | cut -c1-8    # 截取數字
15997092
\# openssl rand -base64 8 | md5sum | cut -c1-8     # 截取字符串
f1a972ce

\# openssl rand -hex 8                        # 第一次執行
c5bc62152bddadfb
\# openssl rand -hex 8                        # 第二次執行, 隨機數不同
156642181b22306a
\# openssl rand -hex 8 | cksum                # 生成隨機整數
3663376449 13
\# openssl rand -hex 8 | md5sum                 # 生成隨機字符串
1f36cf340e0a90ccb0d504925c3d7ada  -
\# openssl rand -hex 8 | cksum | cut -c1-8    # 截取數字
15997092
\# openssl rand -hex 8 | md5sum | cut -c1-8     # 截取字符串
f1a972ce

示例:使用 openssl rand 生成 40,000,000~50,000,000 之間的隨機數

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 5\. Linux openssl
function mimvp\_randnum\_openssl() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(openssl rand -base64 8 | cksum | cut -f1 -d ' ')      # -base64
\#    num=$(openssl rand -hex 8 | cksum | cut -f1 -d ' ')        # -hex
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_openssl() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_openssl 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_randnum\_openssl

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh 
1      43422505
2      40756492
3      45087076
4      43882168
5      47105153
6      45505018
7      41411938
8      48662626
9      47508094
10     41362566



6. 自定義數組生成隨機數

自定義一個數組,用於生成一段特定長度(整數最長爲18位)的有數字和字母組成的字符串,字符串中元素取自自定義的池子。

array=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)                   # 自定義一個數字數組

num=${#array[*]}                                # 獲取數組的長度(元素個數)

randnum=${array\[$((RANDOM%num))]}   # 利用Linux系統默認的 $RANDOM 隨機數,隨機從數組選擇一個元素,構成新的長度數組

示例:自定義數組生成 40,000,000~50,000,000 之間的隨機數(註釋有點不好看,但非常有助於理解代碼哈)

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 6\. custom array, 可以生成整數, 字符串
function mimvp\_randnum\_array() {
    NUM_LENGTH=18       # 整數的位數, 依據取值範圍設定, 默認最長爲18位整數(取決於正整數的範圍)
    STR_ARRAY=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z)     # 生成字符串
    STR_ARRAY=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)     # 生成整數

    str\_array\_count=${#STR_ARRAY\[@\]}    # 字符串數組的元素個數, 62 = 10 + 26 + 26
\#    echo "str\_array\_count: ${str\_array\_count}"

    i=1
    while \[ "$i" -le "${NUM_LENGTH}" \];
    do
        randnum\_array\[$i\]=${STR\_ARRAY\[$((RANDOM%str\_array\_count))\]}
        let "i=i+1"
    done
    randnum\_array\_count=${#randnum_array\[@\]}
\#    echo "randnum\_array\_count: ${randnum\_array\_count}"  # NUM_LENGTH 的長度: 18
\#    echo "randnum\_array: ${randnum\_array\[@\]}"           # 打印出全部數組元素, 如 B 2 y t z K c Z s N l 9 T b V w j 6

    num='1'             # 整數首位不能是0, 因此直接固定爲1, 防止整數時首位爲0的異常錯誤
    for item in ${randnum_array\[@\]};
    do
        num="${num}${item}"
    done
\#    echo "num: $num"    # 1B2ytzKcZsNl9TbVwj6 

    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_array() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_array 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_randnum\_array

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh  
1      48952205
2      43220726
3      45241774
4      45758327
5      43147638
6      44319391
7      46834434
8      41601915
9      48687238
10     45029848


7. 生成隨機字符串

上述所有可以生成隨機整數的方法,都可以生成隨機字符串,原理是對隨機整數進行 md5sum 計算

示例:生成10位隨機字符串

# 使用date 生成隨機字符串
date +%s%N | md5sum | head -c 10

# 使用 /dev/urandom 生成隨機字符串
cat /dev/urandom | head -n 10 | md5sum | head -c 10

隨機數應用一

隨機生成端口號範圍爲 1025 ~ 65536 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS),並支持排除任意添加的端口號

應用的隨機數是 方法3. 使用 /dev/random 和 /dev/urandom 隨機文件

應用代碼:

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 應用一: 隨機生成端口號 1025 ~ 65536 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_port() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
    randnum=$(($num%$mid+$min))        

    # 排除的端口號 1080, 4500, 8080, 58866, 可以任意添加
    port_exclude='1080,4500,8080,58866'
    flag=\`echo ${port_exclude} | grep ${randnum} | wc -l\`
    while \[ "$flag" -eq "1" \]
    do
        num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
        randnum=$(($num%$mid+$min))        
        flag=\`echo ${port_exclude} | grep ${randnum} | wc -l\`
    done
    echo $randnum
}

function print\_app\_port() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_app\_port 1025 65535)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}

print\_app\_port

運行結果:

# sh mimvp\_shell\_rand.sh  
1      29483
2      61738
3      31935
4      3242
5      19865
6      56677
7      5944
8      28579
9      12510
10     31844


隨機數應用二

隨機生成長度爲10的密碼字符串 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)

應用的隨機數是 方法1:使用系統的 $RANDOM 變量

應用代碼:

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 應用二: 隨機生成長度爲10的密碼字符串 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_passwd() {
    user_array=\`seq -w 10\`
    echo ${user_array\[@\]}

    for idx in ${user_array\[@\]}
    do
        user_name="user-${idx}"
        passwd=\`echo $RANDOM | md5sum | cut -c11-20\`
        echo -e "${user_name} \\t ${passwd}"
    done
}

mimvp\_app\_passwd

運行結果:

# sh mimvp\_shell\_rand.sh    
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
user-01        52cf5272cb
user-02        40f20d352d
user-03        9fe9a7b770
user-04        ff4e20e6e0
user-05        88fc4a3ea3
user-06        6494032261
user-07        6a42732519
user-08        6fc7a25dd5
user-09        f0b6a95608
user-10        49219467fa


隨機數應用三

統計擲骰子,投擲6000次統計分別爲1-6的次數 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)

應用的隨機數是 方法1:使用系統的 $RANDOM 變量

應用代碼:

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 應用三: 統計擲骰子, 投擲6000次統計分別爲1-6的次數 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_dice() {
    MAX=6000
    stat_1=0
    stat_2=0
    stat_3=0
    stat_4=0
    stat_5=0
    stat_6=0

    i=1
    while \[ "$i" -le "$MAX" \]
    do
        randnum=$(($RANDOM%6))  # 對6取餘, 餘數爲0時記作6點
        case "$randnum" in
            0) stat\_6=\`expr ${stat\_6} + 1\`;;    # 餘數爲0時記作6點 
            1) stat\_1=\`expr ${stat\_1} + 1\`;;
            2) stat\_2=\`expr ${stat\_2} + 1\`;;
            3) stat\_3=\`expr ${stat\_3} + 1\`;;
            4) stat\_4=\`expr ${stat\_4} + 1\`;;
            5) stat\_5=\`expr ${stat\_5} + 1\`;;
        esac
        let "i=i+1"
    done
    
    echo "stat\_1  ${stat\_1}"
    echo "stat\_2  ${stat\_2}"
    echo "stat\_3  ${stat\_3}"
    echo "stat\_4  ${stat\_4}"
    echo "stat\_5  ${stat\_5}"
    echo "stat\_6  ${stat\_6}"
}

mimvp\_app\_dice

運行結果:

\# sh mimvp\_shell\_rand.sh  
stat_1  923
stat_2  994
stat_3  977
stat_4  1039
stat_5  1072
stat_6  995


總結

random、urandom、uuid、openssl rand、自定義數組(用到了 $RANDOM)產生隨機碼的僞數據來源,都與 /dev/random 設備有關係,只是它們各自呈現不同。

date 日期生成的隨機數,與Linux 系統的隨機設備 /dev/random 的關係不大,但系統時間也會影響  /dev/random 設備,兩者並非絕對無關係。

所有可以生成隨機整數的方法,都可以生成隨機字符串,原理是對隨機整數進行 md5sum 計算

最後,附上完整的 shell 代碼,方便愛好者研究、調試

#!/bin/bash
\# mimvp.com 2016.05.10

\## 1\. Linux 系統默認隨機數
function print_randnum() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$RANDOM         # Linux 內置隨機數, 範圍\[0,32767\], 最多5位隨機數
\#        randnum=$(awk 'BEGIN{srand(); print rand()*1000000; }')  # awk 隨機種子函數, 最多5位隨機數, 跟時間有關
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## Linux 系統隨機數 + 範圍上限值後, 再取餘
function mimvp\_randnum\_bignum() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(($RANDOM+$max))       # 隨機數+範圍上限, 然後取餘
    randnum=$(($num%$mid+$min)) # 隨機數包含上下限邊界數值
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_bignum() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_bignum 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 2\. Linux 時間戳隨機數 (CentOS, Ubuntu支持, MacOS不支持納秒+%N)
function mimvp\_randnum\_date() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(date +%s%N | cut -c1-17)      # 19位數, 截取第1-17位數, 下標從1開始
    num=$(date +%s%N)                   # 19位數, 截取第1-17位數, 下標從1開始
    randnum=$(($num%$mid+$min))         # 隨機數包含上下限邊界數值
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_date() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_date 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}



\## 3\. Linux 隨機文件
function mimvp\_randnum\_file() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -d ' ' -f1)             # ok
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | awk '{print $1}')           # ok
\#    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | awk -F " " '{print $1}')    # ok
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_file() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_file 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 4\. Linux uuid
function mimvp\_randnum\_uuid() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /proc/sys/kernel/random/uuid | cksum | cut -f1 -d ' ')
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_uuid() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_uuid 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 5\. Linux openssl
function mimvp\_randnum\_openssl() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(openssl rand -base64 8 | cksum | cut -f1 -d ' ')      # -base64
\#    num=$(openssl rand -hex 8 | cksum | cut -f1 -d ' ')        # -hex
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_openssl() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_openssl 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 6\. custom array, 可以生成整數, 字符串
function mimvp\_randnum\_array() {
    NUM_LENGTH=18       # 整數的位數, 依據取值範圍設定, 默認最長爲18位整數(取決於正整數的範圍)
    STR_ARRAY=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z)     # 生成字符串
    STR_ARRAY=(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)     # 生成整數

    str\_array\_count=${#STR_ARRAY\[@\]}    # 字符串數組的元素個數, 62 = 10 + 26 + 26
\#    echo "str\_array\_count: ${str\_array\_count}"

    i=1
    randnum_array=()
    while \[ "$i" -le "${NUM_LENGTH}" \];
    do
        randnum\_array\[$i\]=${STR\_ARRAY\[$((RANDOM%str\_array\_count))\]}
        let "i=i+1"
    done
    randnum\_array\_count=${#randnum_array\[@\]}
\#    echo "randnum\_array\_count: ${randnum\_array\_count}"  # NUM_LENGTH 的長度: 18
\#    echo "randnum\_array: ${randnum\_array\[@\]}"           # 打印出全部數組元素, 如 B 2 y t z K c Z s N l 9 T b V w j 6

    num='1'             # 整數首位不能是0, 因此直接固定爲1, 防止整數時首位爲0的異常錯誤
    for item in ${randnum_array\[@\]};
    do
        num="${num}${item}"
    done
\#    echo "num: $num"    # 1B2ytzKcZsNl9TbVwj6 

    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    randnum=$(($num%$mid+$min))        
    echo $randnum
}

function print\_randnum\_array() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_randnum\_array 40000000 50000000)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 應用一: 隨機生成端口號 1025 ~ 65536 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_port() {
    min=$1
    max=$2
    mid=$(($max-$min+1))
    num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
    randnum=$(($num%$mid+$min))        

    # 排除的端口號 1080, 4500, 8080, 58866, 可以任意添加
    port_exclude='1080,4500,8080,58866'
    flag=\`echo ${port_exclude} | grep ${randnum} | wc -l\`
    while \[ "$flag" -eq "1" \]
    do
        num=$(head -n 20 /dev/urandom | cksum | cut -f1 -d ' ')
        randnum=$(($num%$mid+$min))        
        flag=\`echo ${port_exclude} | grep ${randnum} | wc -l\`
    done
    echo $randnum
}

function print\_app\_port() {
    for i in {1..10};
    do
        randnum=$(mimvp\_app\_port 1025 65535)
        echo -e "$i \\t $randnum"
    done
}


\## 應用二: 隨機生成長度爲10的密碼字符串 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_passwd() {
    user_array=\`seq -w 10\`
    echo ${user_array\[@\]}

    for idx in ${user_array\[@\]}
    do
        user_name="user-${idx}"
        passwd=\`echo $RANDOM | md5sum | cut -c11-20\`
        echo -e "${user_name} \\t ${passwd}"
    done
}


\## 應用三: 統計擲骰子, 投擲6000次統計分別爲1-6的次數 (通用於 CentOS, Ubuntu, MacOS)
function mimvp\_app\_dice() {
    MAX=6000
    stat_1=0
    stat_2=0
    stat_3=0
    stat_4=0
    stat_5=0
    stat_6=0

    i=1
    while \[ "$i" -le "$MAX" \]
    do
        randnum=$(($RANDOM%6))  # 對6取餘, 餘數爲0時記作6點
        case "$randnum" in
            0) stat\_6=\`expr ${stat\_6} + 1\`;;    # 餘數爲0時記作6點 
            1) stat\_1=\`expr ${stat\_1} + 1\`;;
            2) stat\_2=\`expr ${stat\_2} + 1\`;;
            3) stat\_3=\`expr ${stat\_3} + 1\`;;
            4) stat\_4=\`expr ${stat\_4} + 1\`;;
            5) stat\_5=\`expr ${stat\_5} + 1\`;;
        esac
        let "i=i+1"
    done
    
    echo "stat\_1  ${stat\_1}"
    echo "stat\_2  ${stat\_2}"
    echo "stat\_3  ${stat\_3}"
    echo "stat\_4  ${stat\_4}"
    echo "stat\_5  ${stat\_5}"
    echo "stat\_6  ${stat\_6}"
}


print_randnum

#print\_randnum\_bignum

#print\_randnum\_date

#print\_randnum\_file

#print\_randnum\_uuid

#print\_randnum\_openssl

#print\_randnum\_array


#print\_app\_port

#mimvp\_app\_passwd

#mimvp\_app\_dice          # 循環次數多, 運行時間較長, 大約30秒, 請慎用
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