關於LUA中的隨機數問題

        也許很多人會奇怪爲什麼使用LUA的時候,第一個隨機數總是固定,而且常常是最小的那個值,下面我就簡要的說明一下吧,說得不好,還請諒解。我現在使用的4.0版本的LUA,看的代碼是5.0的,呵呵

        LUA4.0版本中的自帶函數庫中有兩個關於隨機數的函數,一個是random,一個是randomseed。random有兩個參數,用來設置隨機數的範圍,比如random(1,100)設置隨機數的範圍爲1至100之間。由於C中所產生的隨機序列是固定的,並且第一個隨機數比較小,只有41。LUA重新設計了random函數,使得它可以產生範圍固定的隨機數,但由於LUA的random只是封裝了C的rand函數,使得random函數也有一定的缺陷,那就是如果random的兩個輸入參數的值相差很小的時候,那麼隨機序列的第一個隨機數就會和第一個輸入參數很接近,比如第一次調用random(1,100)的時候,返回值肯定是1,只有相差大於799時,如random(1,800)第一次調用纔會返回2,也是很接近1。
        由於這個原因,爲了實現真正的隨機,那麼第一次就不能讓玩家調用random函數,不然玩家就可以獲得一些低概率的東西了。比如if random(1,100) == 1 then ...... do,看起來是1%的的概率,但是第一次執行的時候是100%成立的,存在一定的隱患。解決這個問題的方法有兩個,一就是第一次random函數不能讓玩家執行,二就是使用randomseed先設一個隨機種子。對於第一種方法,可能還是有一定的風險,畢竟隨機序列還是固定的,玩家第一次調用random的時候還是得到有規律的返回值。第二種方法比較安全,在服務器啓動的時候設置一個隨機種子,讓系統產生的隨機序列不相同,但使用randomseed的時候也還要注意一個問題,那就是做種子的數要足夠的大,大於10000就行了。不然randomseed所產生的隨機序列的第一個值還是很小。原因是randomseed是直接封裝了C的srand,如果種子的值太小,那麼srand所產生的序列和默認序列(srand(1)所產生的序列)是相差不大的,序列的第一個值還是很小。
        因此,只要在服務器啓動的時候調用一下randomseed(GetTime())就可以解決這個問題了。
        還要補充一下,LUA中產生隨機數的算法還是有一些問題,比如執行random(1,3276700),它返回的值最後兩位必爲0。這是由LUA本身的隨機函數算法決定的。
        還是簡要介紹一下LUA中random函數的實現方法吧,主要由源碼中的下面兩行實現:
        lua_Number r = (lua_Number)(rand()%RAND_MAX) / (lua_Number)RAND_MAX;
        lua_pushnumber(L, (int)floor(r*(u-m+1))+m);
        其中m爲random函數的第一個參數,u爲第二個參數。由上面的代碼可以看出,如果u-l太小,那麼當r也很小的時候,r*(u-m+1)就會很小(小於1),那麼再經過floor運算,最經結果就是m。這就可以解釋爲什麼random產生的第一個隨機數常常會很接近m。再來看看當m爲0,u爲327670的時候會怎樣。在上面的代碼裏,RAND_MAX是一個宏,它的值是32767,也就是C語言中rand函數可以返回的最大值(不同的操作系統可能會有不一樣的最大值)。當m爲0,u爲327670的時候,那麼返回值就是floor(r*(327671)+0),我們再假設LUA與平臺無關並且rand不會返回32767(上面用%避免了這個問題),那麼r就可以簡化爲rand()/RAND_MAX,代入上式爲floor(rand()*327671/32767)+0,就算rand()的返回值是32766,最終的結果也只有327660.99996......,經過floor運算後,最後那位數必爲0。呵呵,我叫這樣的隨機數就僞隨機數中的僞隨機數。實際上面的公式是不允許化簡的,即不能簡單地把r代入r*(u-m+1),至於爲什麼,呵呵,因爲r的值並不是rand()/RAND_MAX的值,r是double類型的,所以它只是一個和rand()/RAND_MAX很接近的數。 

        引用請註明出處。作者:yanjun_1982   日期:2006年10月11日

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