在 Ruby 中生成随机数有多贵?

Question

假设你想生成一个介于 1 到 10 亿之间的随机数：

rand(1..1_000_000_000)

Ruby 会在每次调用这行代码时从该范围创建一个数组吗？

Rubocop建议这种方法超过rand(1_000_000_000)+1但似乎有潜在的痛苦。

Ruby的文档是这样说的：

# When +max+ is a Range, +rand+ returns a random number where
# range.member?(number) == true.

传递给rand的参数+max+，但它没有说明它如何获得number参数。我也不确定在范围内调用.member?是否具有性能。

有什么想法吗？

我可以使用基准测试，但仍然对这里的内部工作原理感到好奇。

Answer 1

不，Ruby 不会从该范围创建数组，除非您在Range对象上显式调用.to_a方法。事实上，rand()不适用于数组 -.sample是从数组返回随机元素的方法。

Range类包含Enumerable因此您可以获取 Numerable 的迭代方法，而无需将范围转换为数组。范围的下限和上限是(-Float::INFINITY..Float::INFINITY)，尽管如果将其传递到rand，将导致Numerical argument out of domain错误。

至于.member?，该方法只是调用一个名为range_cover的C函数，该函数调用另一个名为r_cover_p的函数，该函数检查一个值是否在两个数字或字符串之间。

要测试将范围传递到rand与在数组上调用sample之间的速度差异，可以执行以下测试：

require 'benchmark'
puts Benchmark.measure { rand(0..10_000_000) }
=> 0.000000   0.000000   0.000000 (  0.000009)
puts Benchmark.measure { (0..10_000_000).to_a.sample }
=> 0.300000   0.030000   0.330000 (  0.347752)

正如您在第一个示例中所看到的，将range作为参数传递给rand非常快。

相反，在某个范围内调用.to_a.sample相当慢。这是由于数组创建过程需要将适当的数据分配到内存中。.sample方法应该相对较快，因为它只是将随机且唯一的索引传递到数组中并返回该元素。

要查看range的代码，请查看此处。