极客笔记Golang随机数
1. 引言
随机数在计算机科学和软件开发中起着重要的作用。在很多场景下，我们需要使用随机数来模拟真实世界的随机事件，生成随机数据，或者实现一些算法和功能。Golang是一门功能强大的编程语言，对于生成随机数也提供了丰富的支持。本文将详细介绍在Golang中生成随机数的几种常用方法和相关注意事项。
2. Golang中的随机数生成
在Golang中，可以使用math/rand包和crypto/rand包来生成随机数。这两个包有所不同，在选择使用时需要根据具体的需求和安全性考虑。
2.1 math/rand包
math/rand包提供了一个伪随机数生成器，该生成器可以生成一个固定范围内的伪随机整数序列。要使用math/rand包生成随机数，需要导入该包并调用其函数。
下面是一个使用math/rand包生成随机整数的示例代码：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
func main() {
// 设置种子，用于生成随机数序列
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
// 生成随机整数
randomInt := rand.Intn(100)
fmt.Println(randomInt)
}
上述代码首先通过调用time.Now().UnixNano()来获取当前时间的纳秒级表示，然后将其作为种子传递给rand.Seed()函数，用于生成伪随机数序列。接下来，通过调用rand.Intn()函数，传递一个上限值来生成一个[0, 上限值)范围内的随机整数。
运行上述代码，输出为一个介于0到99之间的随机整数。
2.2 crypto/rand包
相比于math/rand包，crypto/rand包提供的随机数生成器更加安全，适用于需要高度安全性的场景。crypto/rand包通过使用密码学安全伪随机数发生器（CSPRNG）来生成真正的随机数。在使用crypto/rand包生成随机数时，需要使用crypto/rand.Read()函数。
下面是一个使用crypto/rand包生成随机字节的示例代码：
package main
import (
"crypto/rand"
"fmt"
)
func main() {
// 初始化一个字节数组
randomBytes := make([]byte, 10)
// 生成随机字节
_, err := rand.Read(randomBytes)
if err != nil {
fmt.Println("Failed to generate random bytes:", err)
return
}
// 打印随机字节
fmt.Println(randomBytes)
}
上述代码首先使用make([]byte, 10)创建了一个包含10个字节的字节数组。然后，通过调用rand.Read()函数将随机字节填充到该数组中。注意，rand.Read()函数返回的是填充的字节数，因此可以使用_来忽略它。最后，通过打印该字节数组可以看到生成的随机字节。
3. 生成指定范围内的随机数
在实际应用中，有时候需求不仅仅是生成一个[0, N)范围内的随机数，可能需要生成一个指定范围内的随机数。例如，生成一个[10, 50]范围内的随机整数。在Golang中，可以通过一些简单的算术操作，将生成的随机数映射到指定的范围内。
下面是一个生成指定范围内随机整数的示例代码：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
func main() {
// 设置种子，用于生成随机数序列
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
// 生成[10, 50]范围内的随机整数
randomInt := rand.Intn(41) + 10
fmt.Println(randomInt)
}
上述代码通过调用rand.Intn(41)生成一个介于[0, 40]的随机整数，然后将其加上10得到一个介于[10, 50]的随机整数。
运行上述代码，输出为一个介于10到50之间的随机整数。
4. 随机生成其他类型的数据
除了生成随机整数和随机字节之外，有时候我们还需要生成其他类型的随机数据，例如随机字符串、随机浮点数等。在Golang中，可以通过math/rand包提供的函数和一些辅助方法来实现这些功能。
4.1 随机字符串
下面是一个生成指定长度的随机字符串的示例代码：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
var letterRunes = []rune("abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ")
func main() {
// 设置种子，用于生成随机数序列
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
// 生成长度为10的随机字符串
randomString := RandStringRunes(10)
fmt.Println(randomString)
}
func RandStringRunes(n int) string {
b := make([]rune, n)
for i := range b {
b[i] = letterRunes[rand.Intn(len(letterRunes))]
}
return string(b)
}
上述代码首先定义了一个包含所有可能字符的切片letterRunes，然后通过调用rand.Intn(len(letterRunes))随机选择一个索引，从letterRunes中取出对应位置的字符。最后，将这些字符拼接成一个字符串并返回。
运行上述代码，输出为一个长度为10的随机字符串。
4.2 随机浮点数
下面是一个生成指定范围内的随机浮点数的示例代码：
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
func main() {
// 设置种子，用于生成随机数序列
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
// 生成[0.0, 1.0)范围内的随机浮点数
randomFloat := rand.Float64()
fmt.Println(randomFloat)
// 生成[1.0, 10.0)范围内的随机浮点数
randomFloat = rand.Float64()*9 + 1
fmt.Println(randomFloat)
}
上述代码通过调用rand.Float64()函数生成一个[0.0, 1.0)范围内的随机浮点数。