c# - (U)Int64 和 Decimal 的(伪)随机约束值的生成

Question

注意:为简洁起见，下文将不区分随机性和伪随机性。此外，在这种情况下，约束 表示在给定的最小值和最大值之间)

System.Random 类提供整数、 double 和字节数组的随机生成。 使用 Random.Next，可以轻松生成 Boolean、Char、(S)Byte、(U)Int16、(U)Int32 类型的随机约束值。使用 Random.NextDouble()，可以类似地生成 Double 和 Single 类型的约束值(据我对这种类型的理解)。随机字符串生成(给定长度和字母)has also been tackled before .

考虑剩余的原始数据类型(不包括 Object):Decimal 和 (U)Int64。它们的随机生成也已得到解决(Decimal、(U)Int64 使用 Random.NextBytes())，但在受约束时没有。理论上可以使用拒绝采样(即循环直到生成的值在所需范围内)，但这显然不是一个实用的解决方案。规范化 NextDouble() 将不起作用，因为它没有足够的有效数字。

简而言之，我要求正确实现以下功能:

long NextLong(long min, long max)
long NextDecimal(decimal min, decimal max)

请注意，由于 System.DateTime 基于 ulong，因此第一个函数也将允许随机约束生成此类结构(类似于 here ，仅以滴答而不是分钟为单位).

Answer 1

这应该可以做到。对于十进制，我使用 Jon Skeet 的初始方法来生成随机 decimal(无约束)。对于 long，我提供了一种生成随机非负 long 的方法，然后用于在随机范围内创建 a 值。

请注意，对于 decimal，生成的分布不是 [minValue, maxValue] 上的均匀分布。它只是在 [minValue, maxValue] 范围内的所有小数位表示上是统一的。如果不使用拒绝抽样，我看不到解决这个问题的简单方法。

对于 long，生成的分布在 [minValue, maxValue) 上是均匀的。

static class RandomExtensions {
    static int NextInt32(this Random rg) {
        unchecked {
            int firstBits = rg.Next(0, 1 << 4) << 28;
            int lastBits = rg.Next(0, 1 << 28);
            return firstBits | lastBits;
        }
    }

    public static decimal NextDecimal(this Random rg) {
        bool sign = rg.Next(2) == 1;
        return rg.NextDecimal(sign);
    }

    static decimal NextDecimal(this Random rg, bool sign) {
        byte scale = (byte)rg.Next(29);
        return new decimal(rg.NextInt32(),
                           rg.NextInt32(),
                           rg.NextInt32(),
                           sign,
                           scale);
    }

    static decimal NextNonNegativeDecimal(this Random rg) {
        return rg.NextDecimal(false);
    }

    public static decimal NextDecimal(this Random rg, decimal maxValue) {
        return (rg.NextNonNegativeDecimal() / Decimal.MaxValue) * maxValue; ;
    }

    public static decimal NextDecimal(this Random rg, decimal minValue, decimal maxValue) {
        if (minValue >= maxValue) {
            throw new InvalidOperationException();
        }
        decimal range = maxValue - minValue;
        return rg.NextDecimal(range) + minValue;
    }

    static long NextNonNegativeLong(this Random rg) {
        byte[] bytes = new byte[sizeof(long)];
        rg.NextBytes(bytes);
        // strip out the sign bit
        bytes[7] = (byte)(bytes[7] & 0x7f);
        return BitConverter.ToInt64(bytes, 0);
    }

    public static long NextLong(this Random rg, long maxValue) {
        return (long)((rg.NextNonNegativeLong() / (double)Int64.MaxValue) * maxValue);
    }

    public static long NextLong(this Random rg, long minValue, long maxValue) {
        if (minValue >= maxValue) {
            throw new InvalidOperationException();
        }
        long range = maxValue - minValue;
        return rg.NextLong(range) + minValue;
    }
}