C#随机数

Question

我正在做一个项目，我需要在其中生成 8 个随机数。由于某种原因，我遇到随机数部分非常耗时的问题。 8 个随机数的意思是我需要一个由数字 0-9 组成的 8 个字符长的字符串。例如 01234567 或 23716253 等。

我尝试循环 8 次使用 Random.Next(0, 9) 生成一个随机数，然后将它们转换为一个字符串并将它们连接到最终字符串。我还尝试使用 Random.Next(0, 99999999) 生成一个随机数，然后将该数字转换为字符串并用 0 将其填充为 8。

看起来两者都很慢，我需要想出一个更快的方法。我不介意调用其他语言或其他语言，只要这有助于提高性能。

这里有一些额外的信息要添加。我不认为我会找到任何 super 高效的东西。我必须生成这个数字大约 50000 次。当我用 47000 运行测试时，它花费了 8:39 秒。这每次只有 0.011 秒，但它只是减慢了速度，因为我也在使用 has 表。我还调用了 hashtable.ContainsKey() 47000 次，总共只用了 58 秒。就是这么大的区别。

这是我最初使用的代码。Convert.ToString(rg.Next(0, 99999999)).PadLeft(8, '0');

这里有一些代码来尝试解决这个问题。这是我得到的时间包含值:00:00:00.4287102包含 key :00:01:12.2539062生成 key :00:08:24.2832039添加:00:00:00

        TimeSpan containsValue = new TimeSpan();
        TimeSpan containsKey = new TimeSpan();
        TimeSpan generateCode = new TimeSpan();
        TimeSpan addCode = new TimeSpan();

        StreamReader sr = new StreamReader(txtDictionaryFile.Text);
        string curWord = sr.ReadLine().ToUpper();
        int i = 1;
        DateTime start;
        DateTime end;
        while (!sr.EndOfStream)
        {
            start = DateTime.Now;
            bool exists = mCodeBook.ContainsValue(curWord);
            end = DateTime.Now;
            containsValue += end - start;
            if (!exists)
            {
                string newCode;
                bool kExists;
                do
                {
                    start = DateTime.Now;
                    Random rnd = new Random(); 
                    StringBuilder builder = new StringBuilder(8); 
                    byte[] b = new byte[8]; 
                    rnd.NextBytes(b); 
                    for (int i = 0; i < 8; i++) 
                    { 
                        builder.Append((char)((b[i] % 10) + 48)); 
                    } 
                    newCode = builder.ToString();
                    end = DateTime.Now;
                    generateCode += end - start;

                    start = DateTime.Now;
                    kExists = mCodeBook.ContainsKey(newCode);
                    end = DateTime.Now;

                    containsKey += end - start;
                }
                while (kExists);

                start = DateTime.Now;
                mCodeBook.Add(newCode, curWord);
                end = DateTime.Now;

                addCode += start - end;
            }
            i++;
            curWord = sr.ReadLine().ToUpper();
        }

Answer 1

您看到的实际问题不太可能是随机数生成速度慢，而是您非常频繁地执行它。随着“代码簿”中项目数量的增加，现有数字发生冲突的可能性也会增加。这将导致您的 do...while 循环一遍又一遍地执行，直到它找到可用的东西。

我不知道您要将多少数据加载到代码簿中，但如果它很大，您需要考虑重复条目会发生什么情况。

在您的情况下，问题变得更加严重，因为您在循环内调用“new Random()”。这会导致随机数生成器使用从当前时间(实际上是自系统启动以来的总毫秒数)派生的值“重新播种”。这意味着任何时候你确实有碰撞，循环将立即重新执行并选择与之前完全相同的随机种子值，这将导致你生成的“随机”数也与之前尝试过的匹配数字。事实上，根据您机器的速度，它可能会一遍又一遍地重复生成相同的数字。

适合您当前代码结构的此问题的最快解决方法是简单地删除您调用“new Random”的所有地方，并在您使用的方法的开头有一个随机数生成器重用。这将确保它不会在您每次执行循环时都被重置，并降低重复生成相同数字的可能性。

不过，要真正解决这个问题，您将不得不对所使用的随机数进行更多思考。您生成的数字是随机的还是只需要是唯一的，这真的很重要吗？此外，您可以生成更大的随机数以降低任何重复的概率。足够大的随机数几乎可以消除重复的机会。极端的做法是使用 Guid.NewGuid().ToString() 来生成键

此外，作为旁注。您显示的性能数据可能无法非常准确地衡量正在发生的事情。 DateTime.Now 没有足够的“分辨率”可用于测量与您使用它一样小和快速的事物。很多时候，在测试代码中花费的全部时间将小于 DateTime.Now 的分辨率，这将导致该测试的测量时间为零。

例如，当我在我的机器上运行以下测试时:

#define StopTime
using System;
using System.Diagnostics;

class C
{
  static void Main() {
    Random rg = new Random();
#if StopTime
    Stopwatch stopTime = new Stopwatch();
#else
    TimeSpan time = TimeSpan.Zero;
#endif
    for(int i=0;i<1000000;++i) {
#if StopTime
      stopTime.Start();
#else
      DateTime start = DateTime.Now;
#endif
      Convert.ToString(rg.Next(0, 99999999)).PadLeft(8, '0');
#if StopTime
      stopTime.Stop();
#else
      DateTime end = DateTime.Now;
      time += end - start;
#endif
    }
#if StopTime
    Console.WriteLine(stopTime.Elapsed);
#else
    Console.WriteLine(time);
#endif
  }
}

使用 DateTime.Now 方法测量的时间 (00:00:00.7680442) 大约是使用高分辨率秒表 (00:00:01.6195441) 测量的时间的一半