在計(jì)算機(jī)編程的世界里,隨機(jī)數(shù)是一個(gè)非常重要的概念,因?yàn)樗軌驇椭覀兺瓿珊芏嗳蝿?wù),比如生成驗(yàn)證碼、猜數(shù)字游戲等等,而 JavaScript 中的偽隨機(jī)數(shù)算法就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能的。偽隨機(jī)數(shù)是指一種看起來(lái)隨機(jī)但實(shí)際上是由某個(gè)確定的算法計(jì)算而來(lái)的數(shù)列,也就是說(shuō),它是基于一些確定的輸入產(chǎn)生的輸出,因此我們把它稱為偽隨機(jī)。
實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)數(shù)的方法有很多種,其中比較常用的有兩種:線性同余方法和梅森旋轉(zhuǎn)算法(Mersenne Twister)。下面我們來(lái)看看這兩種算法的實(shí)現(xiàn)方式。
// 使用線性同余方法生成偽隨機(jī)數(shù) function linearCongruentialGenerator(seed) { return function() { seed = (seed * 9301 + 49297) % 233280; return seed / 233280; }; } var rnd1 = linearCongruentialGenerator(123456); console.log(rnd1());
上面的代碼中,我們使用了線性同余方法生成了一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)。它的原理是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的公式:seed = (seed * a + c) % m,其中 seed 是當(dāng)前的種子值,a、c 和 m 分別是算法需要的三個(gè)常數(shù)。這個(gè)公式不僅容易理解而且計(jì)算速度非常快。
// 使用梅森旋轉(zhuǎn)算法生成偽隨機(jī)數(shù) var rnd2 = new MersenneTwister(123456); console.log(rnd2.random());
梅森旋轉(zhuǎn)算法是一種更復(fù)雜的偽隨機(jī)數(shù)生成算法,它的速度比線性同余方法稍微慢一些,但是生成的隨機(jī)數(shù)更加均勻、更加隨機(jī)。梅森旋轉(zhuǎn)算法是以大質(zhì)數(shù) 2 的冪次為模數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
雖然我們可以通過(guò)這些算法來(lái)生成偽隨機(jī)數(shù),但是我們?cè)谑褂脗坞S機(jī)數(shù)時(shí)需要注意到每個(gè)算法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的周期性和可預(yù)測(cè)性。周期性指的是該算法可以產(chǎn)生多長(zhǎng)的數(shù)列,在每個(gè)數(shù)列中會(huì)重復(fù)出現(xiàn)相同的偽隨機(jī)數(shù)。可預(yù)測(cè)性是指,一旦知道某個(gè)時(shí)刻的種子值,我們就能夠預(yù)測(cè)后續(xù)的所有隨機(jī)數(shù)。因此,我們?cè)谑褂脗坞S機(jī)數(shù)時(shí)需要格外小心,不能將其用于安全相關(guān)的應(yīng)用程序中,否則可能會(huì)導(dǎo)致安全漏洞。
總之,偽隨機(jī)數(shù)在 JavaScript 編程中的應(yīng)用非常廣泛,我們可以用它來(lái)完成很多有趣的事情,比如生成隨機(jī)圖片、添加隨機(jī)顏色等等。但是我們?cè)谑褂盟臅r(shí)候需要牢記其周期性和可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn),以便避免出現(xiàn)安全問(wèn)題。