在Swift中使用随机数

2015-12-27

在Swift中使用随机数

在我们的开发过程中,有时需要产生一些随机数.而Swift中并没有像JAVA中一样提供一个专门的Random类来集中的生成随机数.
在Swift中,提供了几个全局的函数来生成随机数.一个是random(),还有一个是arc4random(),以及专门生成浮点的srand48(Int)和drand48().
这些方法并没有进行封装,其实并不符合面向对象的思想.并且如果想要限制生成的随机数的最大最小值也不得行.因此,我们有必要对他们进行一个封装.

arc4random()

arc4random 是一个非常优秀的随机数算法,它会返回给我们一个任意的整数,如果我们想要在某一个范围里的话,做一次取模运算取余数就可以了.但是由于arc4random()函数返回的值无论上什么平台上都是返回一个UInt32(无符号32位整数)的值.因此,在32位的平台上进行Int(arc4random())转换的话,就有一半的几率出现转换越界,这就会造成程序的崩溃.

因此,在这种情况下,我们可以使用arc4random_uniform这个改良的arc4random函数:

1	func arc4random_uniform(_: UInt32) -> UInt32

这个函数接收一个UInt32的数字n作为输入,返回一个0到n-1之间的随机数.那么,只要我们传入的n不超过Int的范围,就可以避免像上面一样的转换越界的问题了.

因此,我们Int的随机数生成函数可以写成这样:

public extension Int {
    public static func random(lower: Int = 0, _ upper: Int = Int.max) -> Int {
        return lower + Int(arc4random_uniform(UInt32(upper - lower + 1)))
    }
    
    public static func random(range: Range<Int>) -> Int {
        return random(range.startIndex, range.endIndex)
    }
}

这段代码使用了扩展,对Int类型增加了一个扩展,并实现了random(lower: Int = 0, _ upper: Int = Int.max) -> Int和random(range: Range<Int>) -> Int两个方法.这样,如果我们需要一个整数的随机数的话,就可以这样调用了:

1
2
3

Int.random()
Int.random(0, 50)
Int.random(20...50)

这里不得不夸一下扩展机制,真心方便.它可以不修改原有类的源码的情况下,给这个类增加新的功能.这就大大的增加了编写代码的方便.毕竟很多时候最开始时是考虑不周全的,我们并不能给某个类增加所有的方法,到后面进行修改的时候,就必然牵涉到修改源码.如果源码是自己写的还好,如果源码不是自己写的或者根本就没有源码了.那么给这个类增加方法就非常的不方便了.JAVA中有大量的XXXXUtils类,其实干的就是这个事情,比如StringUtils,由于JAVA中的String类是不能继承和修改的,因此就只有定义了一个工具类,里面就是对String做了一堆的扩展.调用的时候更不符合面向对象的思想.全是StringUtils.xxxx(sourceStr,destStr)这样的.

其他类型的随机数

除了整数的随机数以外,浮点的随机数也是很常用的.因此我们同样可以对浮点数进行扩展.这里就有两种思路,第一种是继续使用arc4random()函数,把生成的随机整数转换成为浮点数.还有一种就是调用srand48(Int)和drand48()直接生成随机浮点数.这两个方案都是差不多的,不过由于每次调用drand48()前都需要调用srand48(Int)设置随机初始化的种子,因此我个人更倾向于使用arc4random().于是就有以下的方法:

public extension Bool {
    public static func random() -> Bool {
        return Int.random(0, 1) == 0
    }
}
public extension Double {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Double = 0, _ upper: Double = 100) -> Double {
        return (Double(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}
public extension Float {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: Float = 0, _ upper: Float = 100) -> Float {
        return (Float(arc4random()) / 0xFFFFFFFF) * (upper - lower) + lower
    }
}
public extension CGFloat {
    /// SwiftRandom extension
    public static func random(lower: CGFloat = 0, _ upper: CGFloat = 1) -> CGFloat {
        return CGFloat(Float(arc4random()) / Float(UINT32_MAX)) * (upper - lower) + lower
    }
}

这样集中常用数据类型的随机数的生成就都有了,并且使用起来也非常的方便.

Bool.random()
Double.random(1.5,10.8)
Float.random()
CGFloat.random()