c# - 为什么这个 Base36 随机字符串不使用 RandomNumberGenerator 随机分配字符

Question

我正在尝试使用 C# 生成一个随机的 Base36 字符串。我正在使用 RandomNumberGenerator 而不是 Random 因为代码需要是线程安全的。我有以下代码设置:

private readonly RandomNumberGenerator _random = RandomNumberGenerator.Create(); 

private string GenerateBase36Token(int length)
{
    string token = string.Empty;

    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        byte[] bytes = new byte[100];
        _random.GetBytes(bytes);
        token += ToBase36String(bytes)[0];
    }

    return token;
}

private string ToBase36String(byte[] toConvert)
{
    const string alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
    BigInteger dividend = new BigInteger(toConvert);
    StringBuilder builder = new StringBuilder();

    while (dividend != 0)
    {
        BigInteger remainder;
        dividend = BigInteger.DivRem(dividend, alphabet.Length, out remainder);
        builder.Insert(0, alphabet[Math.Abs((int)remainder)]);
    }

    return builder.ToString();
}

这似乎可行，但从结果来看，很明显字符串没有均匀分布潜在字符。有很多重复的字母和数字很少出现。

问题是随机字符串的第一个字符，还是字符串的构建方式有问题？

Answer 1

如果您想坚持这种方法，我认为您应该使用模数而不是 DivRem。我这样做的动机是，如果你一直用一个大数除以一个小数，你会得到这样一种情况，即原始数字相对较高或较低(即 100，相对于一个大数)无关紧要).

例如，将这些数字作为输入(仅作为示例):36.000.000 作为您的股息，以及10 作为你的除数。ToBase36String 中的 while 循环将如下所示:

迭代 1:股息:36.000.000余数:3.600.000

迭代 2:股息:3.600.000余数:360.000

迭代 3:分红:360.000剩余:36.000

迭代 4:分红:36.000余数:3.600

迭代 5:股息:3.600余数:360

迭代 6:分红:360余数:36

迭代 7:分红:36余数:3

如果我们从 38.000.000 或 31.000.000 作为股息开始，那将无关紧要，因为由于整数除法的工作原理，迭代 7 无论如何都会得到 3 的余数。

我想说明的一点是，对我来说似乎没有必要为每个 base36 字符随机生成一个大于 36 的数字，并且您的 GenerateBase36Token 方法会为每个字符创建 100 个字节的数据。

此外，我想知道为什么您需要 base36 字符，而 base64 是一种广泛使用和接受的数据编码格式。

tl;dr:一种快速简便的解决方案可能是只生成一个随机数据字节，并使用取模运算符而不是 DivRem 方法。

编辑:更新了您的代码

private readonly RandomNumberGenerator _random = RandomNumberGenerator.Create(); 

private string GenerateBase36Token(int length)
{
    string token = string.Empty;

    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        byte[] bytes = new byte[1]; //edited byte array size
        _random.GetBytes(bytes);
        token += ToBase36String(bytes)[0];
    }

    return token;
}

private string ToBase36String(byte[] toConvert)
{
    const string alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
    int dividend = (int)toConvert[0];
    StringBuilder builder = new StringBuilder();

    int remainder;
    remainder = dividend % alphabet.Length; //edited DivRem method usage to modulo operator usage
    builder.Insert(0, alphabet[remainder]);

    return builder.ToString();
}