Zufallszahlengenerator in C#

Ein Zufallszahlengenerator ist eine integrierte Bibliothek in C#, die Ganzzahlen und Gleitkommazahlen zufällig generiert. Jedes Mal, wenn die entsprechende Methode der Bibliothek aufgerufen wird, gibt sie eine Zufallszahl zurück. Eine Reihe von Zufallszahlen ist eine Menge von Zahlen, die keinem Muster folgen. Der Zufallszahlengenerator in C# neigt dazu, bei jedem Aufruf eine solche Reihe zu generieren.

Zufällige Klasse in C#

• Wie generiert C# also eine Reihe von Zufallszahlen? Die Antwort liegt in der Random Class des C#-System-Namespace.
• Die Zufallsklasse ist eine Pseudozufallszahlengeneratorklasse. Dies bedeutet, dass diese Klasse die Aufgabe hat, eine Reihe von Zahlen zu generieren, die keinem Muster folgen. Aber ist eine Maschine wirklich in der Lage, Zufallszahlen zu erzeugen? Woher soll die Maschine wissen, welche Zahl als nächstes generiert werden soll? Schließlich ist die Maschine darauf ausgelegt, Anweisungen zu befolgen und Algorithmen auszuführen.
• Nein, die Maschine kann nicht selbstständig Zufallszahlen generieren. Es gibt einen definierten mathematischen Algorithmus, der auf der aktuellen Uhr und dem Zustand der Maschine basiert und sie bei der Auswahl von Zahlen aus einem Satz anleitet. Alle Zahlen in der Menge haben die gleiche Wahrscheinlichkeit, ausgewählt zu werden. Daher sind sie nicht völlig zufällig. Sie folgen einem Muster. Es ist nur so, dass das Muster ausreichend zufällig ist, um den praktischen menschlichen Anforderungen gerecht zu werden.

Pseudo und sicher

Die nächste Frage, die mir in den Sinn kommt, ist, warum man es Pseudozufallszahlengenerator-Klasse nennt? Lassen Sie uns dies anhand des menschlichen Verhaltens im wirklichen Leben verstehen. Wenn ein Mensch aufgefordert wird, eine zufällige Farbe auszuwählen, wählt er eine bestimmte Farbe aus. Nehmen wir an, er hat sich für Gelb entschieden. Was veranlasste ihn, Gelb zu wählen? Es könnte seine Lieblingsfarbe oder die Farbe seiner Umgebung sein, oder er könnte zu diesem Zeitpunkt an etwas Gelbes gedacht haben. Dieses menschliche Verhalten, das die Entscheidung, etwas zufällig auszuwählen, vorantreibt, wird in der Welt des Zufalls als „Same“ bezeichnet. Der Samen ist der Auslöser oder der Ausgangspunkt der Zufälligkeit.

Wenn nun der Startwert vorhersehbar ist, werden die Zufallszahlen weniger zufällig. Man nennt sie dann Pseudozufallszahlen. Wenn sie unvorhersehbar sind, werden sie sichere Zufallszahlen genannt.

C# Random Class verwendet den aktuellen Zeitstempel als Startwert, was sehr vorhersehbar ist. Und daher der Begriff Pseudozufallszahlengenerator-Klasse.

RNGCryptoServiceProvider-Klasse

Die RNGCryptoServiceProvider-Klasse aus dem System.Security.Cryptography-Namespace ist in der Lage, sichere Zufallszahlen zu generieren, die als Passwörter verwendet werden können.

Zufallszahlengeneratorfunktionen in C#

Um in C# eine Zufallszahl zu generieren, muss zunächst die Random-Klasse initialisiert werden. Dies kann durch jeden der beiden Konstruktoren der Klasse erfolgen:

• Random(): Initialisiert ein Objekt der Random-Klasse mithilfe eines zeitbasierten Startwerts. Der Seed-Wert ist der aktuelle Zeitstempel der Maschine. Allerdings wurde dies in späteren Versionen dahingehend geändert, dass es GUID-basiert ist.
• Random(Int32): Initialisiert ein Objekt der Random-Klasse mit dem angegebenen Startwert. Um die nächste Zufallszahl aus der Reihe zu erhalten, rufen wir die Next()-Methode der Random-Klasse auf.
• Next(): Gibt eine nicht negative pseudozufällige Int32-Ganzzahl zurück.
• Next(Int32): Gibt eine nicht negative pseudozufällige Int32-Ganzzahl zurück, die kleiner als die angegebene Ganzzahl ist.
• Next(Int32, Int32): Gibt eine nicht negative pseudozufällige Int32-Ganzzahl innerhalb des angegebenen Bereichs zurück.

Zufallszahlengenerator-Ganzzahlen in C#

Sehen wir uns ein Beispiel an, wie man zufällige Ganzzahlen generiert:

Beispiel #1

Das folgende Beispiel generiert zufällige Int32-Zahlen.

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next();
}
}

Ausgabe:

Beispiel #2

Das folgende Beispiel generiert zufällige Int32-Zahlen im Bereich von 0 bis 100.

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next(100);
}
}

Ausgabe:

Beispiel #3

Das folgende Beispiel generiert zufällige Int32-Zahlen im Bereich von 50 bis 100.

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static int GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.Next(50, 100);
}
}

Ausgabe:

Gleitkommazahlen in C# generieren

Sehen wir uns ein Beispiel an, wie man zufällige Gleitkommazahlen generiert:

Beispiel #1

Das folgende Beispiel generiert zufällige Int32-Zahlen.

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt(rnd));
}
public static double GenerateRandomInt(Random rnd)
{
return rnd.NextDouble();
}
}

Ausgabe:

A Very Common Mistake

The most common mistake developers commit while generating random numbers is that for each random number, they create a new object of Random Class. As illustrated in the example below:

Example #1

Code:

using System;
public class Program
{
public static void Main()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
Console.WriteLine("Random number {0} : {1}", i + 1, GenerateRandomInt());
}
public static int GenerateRandomInt()
{
Random rnd = new Random();  //a very common mistake
return rnd.Next();
}
}

Output:

How Random Numbers are all the same and Why did this happen?

As explained in the working of Random Class, the numbers generated are based on the seed value and the current state of the machine. Any instance of Random class starts with the seed value, saves the current state and uses it to generate the next random number. In the code above, the mistake was to create a new instance of the Random class in every iteration of the loop. So, before the time in the internal clock changes, the code is fully executed, and each instance of Random class is instantiated with the same seed value. This results in the same set of numbers generated every time.

Conclusion

In this article, we learnt about the random number generator in C# and how it internally works to generate random numbers. We also briefly learnt the concept of pseudo-random and secure-random numbers. This information is sufficient for developers to use the Random class in their applications. Deep dive, if interested to explore more on random numbers for passwords and one-time passwords.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonZufallszahlengenerator in C#. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!