c# Random快速连续产生相同随机数的解决方案

让我详细讲解一下 "c# Random快速连续产生相同随机数的解决方案"。

背景

在编写 C# 相关程序过程中，我们通常需要用到Random类来生成随机数。但是，有时候我们可能会碰到连续生成相同的随机数的情况，这显然是不符合我们的期望的。

解决方案

解决这个问题的方法有很多种，下面我将介绍两种比较常用的方法。

1. 添加随机种子

我们可以为 Random 类添加一个种子，使其生成的随机数更随机。在初始化 Random 实例时，可以提供一个种子值。生成相同的随机数序列的要求就是种子值必须相同。

var random = new Random(DateTime.Now.Millisecond);

在这个例子中，我们使用的种子是当前时间的毫秒数。这个种子是不稳定的，每次运行程序得到的都不同。因此，每次运行程序，都会得到不同的随机数序列。

2. 手动生成随机数序列

如果我们需要尽可能地避免生成相同的随机数序列，我们可以手动生成随机数序列，并将它们存储在数组中。

// 生成不重复的随机数序列
var random = new Random();
var numbers = Enumerable.Range(0, 100).OrderBy(x => random.Next()).ToArray();

这个例子中，我们生成了一个长度为 100 的随机数序列，每个数字都是从 0 到 99 的不同数字。我们使用 OrderBy 函数，并在其中传入一个 Lambda 表达式，让其按照随机数的顺序排序。这个 Lambda 表达式内部调用了 random.Next() 方法，来生成一个随机数。这样，得到的数字序列中，每个数字都是随机的，并且不会重复。

3. 利用 RNGCryptoServiceProvider 类生成新的随机种子

在使用大数据量的随机数时，为了保证随机性，在. NET Framework的完全管理代码中，可以使用RNGCryptoServiceProvider类来提供随机数的生成服务，这个类不需要随机种子。每个随机数都是由随机数生成器生成的，因此您可以随时调用它来生成随机数。 示例代码如下：

private RNGCryptoServiceProvider rngCsp = new RNGCryptoServiceProvider();

public int Next(int minValue, int maxValue)
{
    byte[] uintBuffer = new byte[4];
    if (minValue > maxValue)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(minValue), "Min value cannot be greater than max value.");
    }
    long diff = maxValue - minValue;
    if (diff <= uint.MaxValue)
    {
        uint upperBound = (uint)((uint.MaxValue / diff) * diff);

        while (true)
        {
            rngCsp.GetBytes(uintBuffer);
            uint rand = BitConverter.ToUInt32(uintBuffer, 0);
            if (rand < upperBound)
            {
                return (int)(minValue + (rand % diff));
            }
        }
    }
    else
    {
        ulong upperBound = (ulong)(long.MaxValue / diff) * diff;

        while (true)
        {
            rngCsp.GetBytes(uintBuffer);
            uint rand = BitConverter.ToUInt32(uintBuffer, 0);
            if (rand < upperBound)
            {
                return (int)(minValue + (rand % diff));
            }
        }
    }
}

在这个例子中，我们定义了一个 RNGCryptoServiceProvider 对象，并将其保存在一个私有字段 rngCsp 中。在 Next 函数的实现中，我们用随机字节填充一个字节数组，然后使用 BitConverter.ToUInt32 函数将其转换为 uint 类型的随机数。最后，我们返回了一个介于 minValue 和 maxValue 之间的随机数。

总结

本文介绍了两种避免连续生成相同随机数的方法，分别是添加随机种子和手动生成随机数序列。此外，本文还介绍了在使用大数据量随机数时，利用 RNGCryptoServiceProvider 可以生成完全自由随机数的方法。