php 的偽隨機數與真隨機數實例詳解

這篇文章主要介紹了PHP的偽隨機數與真隨機數詳解,本文首先講解了真隨機數和偽隨機數的相關概念,並給出了比用mt_rand()函數產生更好的偽隨機數的一段例子代碼,需要的朋友可以參考下

首先需要聲明的是，計算機不會產生絕對隨機的隨機數，計算機只能產生“偽隨機數” 。其實絕對隨機的隨機數只是一個理想的隨機數，即使計算機怎麼發展，它也不會產生一串絕對隨機的隨機數。計算機只能產生相對的隨機數，即偽隨機數。

偽隨機數並不是假隨機數，這裡的「偽」是有規律的意思，就是電腦產生的偽隨機數既是隨機的又是有規律的。怎樣理解呢？產生的偽隨機數有時遵守一定的規律，有時不遵守任何規律；偽隨機數有一部分遵守一定的規律；另一部分不遵守任何規律。例如“世上沒有兩片形狀完全相同的樹葉”，這正是點到了事物的特性，即隨機性，但是每種樹的葉子都有近似的形狀，這正是事物的共性，即規律性。從這個角度來講，你大概就會接受這樣的事實了：計算機只能產生偽隨機數而不能產生絕對隨機的隨機數。

首先來了解真隨機數和偽隨機數的概念。

真隨機數產生器：英文為：true random number generators ，簡稱：TRNGs，是利用不可預測的物理方式來產生的隨機數。

偽隨機數產生器：英文為：pseudo-random number generators ，簡稱：PRNGs，是電腦利用一定的演算法來產生的。

對比兩種辦法產生的隨機數的圖片。

Random.org(利用大氣雜訊來產生隨機數,而大氣雜訊是空氣中的雷暴所產生的)所產生的隨機位圖：

Windows下PHP的rand()函數產生的隨機圖片：

很顯然，後者偽隨機數產生器產生的圖片有這明顯的條紋。

利用php的rand隨機函數產生這張圖片的程式碼為：

 程式碼如下:

//需要开启gd库
header("Content-type: image/png");
$im = imagecreatetruecolor(512, 512)
or die("Cannot Initialize new GD image stream");
$white = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);
for ($y=0; $y<512; $y++) {
for ($x=0; $x<512; $x++) {
if (rand(0,1) === 1) {
imagesetpixel($im, $x, $y, $white);
}
}
}
imagepng($im);
imagedestroy($im);

其實也並不是所有的偽隨機數發生器(PRNGs)效果都這麼差的，只是剛好在Windows下的PHP的rand()函數是這樣。如果是在Linux下測試相同的程式碼的話，所產生的圖片也看不出明顯的條紋。在Windows下如果用mt_rand()函數取代rand()函數的話效果也會好很多。這是由 於mt_rand()用了Mersenne Twister(馬其頓旋轉)演算法來產生隨機數。 PHP的文檔也說：mt_rand() 可以產生隨機數值的平均速度比 libc 提供的 rand() 快四倍。

以下是使用PHP時比用mt_rand()函數產生更好的偽隨機數的一段例子程式碼：

程式碼如下：

<?php
// get 128 pseudorandom bits in a string of 16 bytes
$pr_bits = &#39;&#39;;
// Unix/Linux platform?
$fp = @fopen(&#39;/dev/urandom&#39;,&#39;rb&#39;);
if ($fp !== FALSE) {
$pr_bits .= @fread($fp,16);
@fclose($fp);
}
// MS-Windows platform?
if (@class_exists(&#39;COM&#39;)) {
try {
$CAPI_Util = new COM(&#39;CAPICOM.Utilities.1&#39;);
$pr_bits .= $CAPI_Util->GetRandom(16,0);
// if we ask for binary data PHP munges it, so we
// request base64 return value. We squeeze out the
// redundancy and useless ==CRLF by hashing...
if ($pr_bits) { $pr_bits = md5($pr_bits,TRUE); }
} catch (Exception $ex) {
// echo &#39;Exception: &#39; . $ex->getMessage();
}
}
if (strlen($pr_bits) < 16) {
// do something to warn system owner that
// pseudorandom generator is missing
}
?>

所以PHP要產生真隨機數還是要呼叫外部元素來支援的！

以上是php 的偽隨機數與真隨機數實例詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！