详谈JS中实现种子随机数及作用


Posted in Javascript onJuly 19, 2016

前言

在前端开发中,尤其是游戏开发,经常会用到随机数,那么我们会第一时间想到:Math.random,大家略微的看看如下代码:

for (var i= 0; i<10; i++) { document.writeln(Math.random() +"<br />"); }

运行如上代码,也确实生成了10个不同的数字,当然你可以生成更多,看起来挺不错的,如果仅仅如此,那么本文就没必要写了。

示例

试着想一下,如果在某一个场景,我们做一个游戏,用户玩到一半的时候退出了,这样用户下次进来可以选择继续上一次的进度继续玩,那么现在问题来了:用户玩的进度以及用户的积分等简单的描述数据,我们都可以记录下来,但是游戏里绘制的障碍物、飞行物以及很多装饰类的小玩意儿,他们甚至是每次用户点开始随机输出的,要把画布上所有的东西以及它们的大小,位置等都记录下来,实在是没必要。

于是种子随机数就闪亮登场了,我们如果在画布上元素随机绘制的时候,有一个种子值,页面上所有元素的位置、大小等都是根据这个种子来算的,那么等到第二次绘制的时候只需要传入这个种子,就可以重现之前未完成的画布元素。

那么这个时候,你会发现JS里面自带的Math.random就不好使了,无法满足需求,我们继续看这段代码:

Math.seed = 5; Math.seededRandom = function(max, min) { max = max || 1; min = min || 0; Math.seed = (Math.seed * 9301 + 49297) % 233280; var rnd = Math.seed / 233280.0; return min + rnd * (max - min); }; for (var i= 0; i<10; i++) { document.writeln(Math.seededRandom() +"<br />"); }

运行如上代码你会发现如果种子Math.seed不变,那么生成的随机数是不会变化的,哦了,如果引入这个函数,那么重现游戏场景可以实现了,虽然还需要做更多的细节处理,但机制上是能保证的,本文的重点不是实现一个这样的游戏。

本文的重点是:(Math.seed * 9301 + 49297) % 233280,为什么会是这三个值,而不是其它的到底这三个数字有什么神秘的来历呢?

像Math.seededRandom这种伪随机数生成器叫做线性同余生成器(LCG, Linear Congruential Generator),几乎所有的运行库提供的rand都是采用的LCG,形如:

I n+1=aI n+c(mod m)

生成的伪随机数序列最大周期m,范围在0到m-1之间。要达到这个最大周期,必须满足:
1.c与m互质

2.a - 1可以被m的所有质因数整除

3.如果m是4的倍数,a - 1也必须是4的倍数

以上三条被称为Hull-Dobell定理。作为一个伪随机数生成器,周期不够大是不好意思混的,所以这是要求之一。因此才有了:a=9301, c = 49297, m = 233280这组参数,以上三条全部满足。

总结

以上就是关于种子随机数在JS中如何实现和作用介绍的内容,希望给JavaScript学习者有所帮助

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