如何有效，安全地在C＃中隨機地列出一個通用列表？

C#泛型列表的隨機排序

對泛型列表（例如數字列表）進行隨機排序是編程中的一項常見任務。在C#中，有多種方法可以使用內置方法、擴展方法甚至第三方庫來實現此目的。了解最佳方法和局限性對於獲得最佳性能和正確性至關重要。

Fisher-Yates洗牌擴展方法

最常用的方法之一是使用Fisher-Yates洗牌算法。此方法通過重複交換具有隨機索引的元素來隨機打亂IList的元素。下面的代碼塊演示了一個實現Fisher-Yates算法的擴展方法：

<code class="language-csharp">private static Random rng = new Random();

public static void Shuffle<T>(this IList<T> list)
{
    int n = list.Count;
    while (n > 1)
    {
        n--;
        int k = rng.Next(n + 1);
        T value = list[k];
        list[k] = list[n];
        list[n] = value;
    }
}</code>

要使用此擴展方法，只需對IList調用Shuffle()即可。例如：

<code class="language-csharp">List<Product> products = GetProducts();
products.Shuffle();</code>

使用System.Security.Cryptography提高隨機性

雖然System.Random很方便，但它並不總是能提供足夠的隨機性。如果需要更高質量的隨機性，System.Security.Cryptography庫提供了一個更安全的隨機數生成器：

<code class="language-csharp">using System.Security.Cryptography;
...
public static void Shuffle<T>(this IList<T> list)
{
    using (RNGCryptoServiceProvider provider = new RNGCryptoServiceProvider())
    {
        int n = list.Count;
        while (n > 1)
        {
            byte[] box = new byte[1];
            do provider.GetBytes(box);
            while (!(box[0] < (byte)((double)uint.MaxValue / uint.MaxValue * n)));
            int k = (int)(box[0] % n);
            T value = list[k];
            list[k] = list[n - 1];
            list[n - 1] = value;
        }
    }
}</code>

性能考慮和線程安全的重要性

在第一個示例中使用的System.Random類不是線程安全的。這意味著如果多個線程同時嘗試訪問同一個System.Random實例，則可能會出現不正確的結果。為了解決這個問題，ThreadSafeRandom類通過使用線程局部隨機數生成器提供了一種線程安全的解決方案。使用ThreadSafeRandom的修改後的Shuffle()擴展方法確保了在多線程環境中的正確性。

結論

在隨機化泛型列表時，開發人員可以在使用System.Random（為了方便）或System.Security.Cryptography（為了更好的隨機性）的Fisher-Yates洗牌擴展方法之間進行選擇。此外，ThreadSafeRandom類有助於確保在多線程應用程序中的線程安全。具體方法取決於所需的隨機性和性能考慮。

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