Тип rand.Rand

Тип rand.Rand представляет собой генератор псевдослучайных чисел, который хранит собственное состояние. Это позволяет создавать несколько независимых генераторов с разными начальными значениями. В отличие от глобального генератора, использование собственного экземпляра rand.Rand дает контроль над последовательностью случайных чисел и позволяет получать воспроизводимые результаты при одинаковом начальном значении.

Создание экземпляра

Для создания нового генератора используется функция rand.New, которая принимает источник rand.Source. Обычно в качестве источника используют rand.NewSource с указанным начальным значением:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	source := rand.NewSource(42)
	r := rand.New(source)
	fmt.Println(r.Intn(100))
}

Результат выполнения кода:

"81"

Методы генерации чисел

Экземпляр rand.Rand предоставляет методы для генерации различных типов случайных чисел:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	r := rand.New(rand.NewSource(1))

	fmt.Println(r.Int())		  // случайное int
	fmt.Println(r.Intn(100))	  // int от 0 до 99
	fmt.Println(r.Int31())		// случайное int32
	fmt.Println(r.Int63())		// случайное int64
	fmt.Println(r.Float64())	  // float64 от 0.0 до 1.0
	fmt.Println(r.Float32())	  // float32 от 0.0 до 1.0
	fmt.Println(r.Uint32())	   // случайное uint32
	fmt.Println(r.Uint64())	   // случайное uint64
}

Результат выполнения кода:

"5577006791947779410"
"81"
"1298498081"
"5577006791947779410"
"0.6046602879796196"
"0.6046603"
"1298498081"
"5577006791947779410"

Воспроизводимость результатов

При использовании одного и того же начального значения генератор всегда выдает одинаковую последовательность чисел. Это полезно для тестирования и отладки:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	r1 := rand.New(rand.NewSource(10))
	r2 := rand.New(rand.NewSource(10))

	fmt.Println(r1.Intn(1000))
	fmt.Println(r2.Intn(1000))
	fmt.Println(r1.Intn(1000))
	fmt.Println(r2.Intn(1000))
}

Результат выполнения кода:

"81"
"81"
"887"
"887"

Независимость генераторов

Каждый экземпляр rand.Rand работает независимо от других. Это позволяет использовать разные генераторы в разных частях программы без взаимного влияния:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	rA := rand.New(rand.NewSource(100))
	rB := rand.New(rand.NewSource(200))

	fmt.Println(rA.Intn(100))
	fmt.Println(rB.Intn(100))
	fmt.Println(rA.Intn(100))
	fmt.Println(rB.Intn(100))
}

Результат выполнения кода:

"69"
"8"
"5"
"91"

Методы для работы со слайсами

Тип rand.Rand также предоставляет методы для перемешивания элементов слайса и генерации перестановок:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

func main() {
	r := rand.New(rand.NewSource(5))

	// Перемешивание слайса
	slice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	r.Shuffle(len(slice), func(i, j int) {
		slice[i], slice[j] = slice[j], slice[i]
	})
	fmt.Println(slice)

	// Генерация перестановки
	perm := r.Perm(5)
	fmt.Println(perm)
}

Результат выполнения кода:

"[2 3 5 1 4]"
"[2 3 1 0 4]"

Потокобезопасность

Важно помнить, что экземпляры rand.Rand не являются потокобезопасными. При использовании в нескольких горутинах необходимо синхронизировать доступ с помощью мьютекса или использовать отдельные генераторы для каждой горутины:

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"sync"
)

func main() {
	var mu sync.Mutex
	r := rand.New(rand.NewSource(1))

	var wg sync.WaitGroup
	for i := 0; i < 10; i++ {
		wg.Add(1)
		go func() {
			defer wg.Done()
			mu.Lock()
			val := r.Intn(100)
			mu.Unlock()
			fmt.Println(val)
		}()
	}
	wg.Wait()
}

Смотрите также

функцию rand.New,
которая создает новый генератор случайных чисел
функцию rand.NewSource,
которая создает источник случайных чисел
функцию rand.Intn,
которая генерирует случайное число от 0 до n-1
функцию rand.Perm,
которая возвращает перестановку чисел от 0 до n-1