¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona Math.random ()? ¿Qué es un número aleatorio y cómo se obtiene? Imagine una pregunta para una entrevista de trabajo: escriba su generador de números aleatorios en un par de líneas de código. Entonces, ¿qué es la aleatoriedad y es posible predecirla?
Estoy muy interesado en varios acertijos y tareas de TI y un generador de números aleatorios, una de estas tareas. Normalmente, en mi canal de telegramas, soluciono todo tipo de acertijos y diferentes tareas de las entrevistas. El problema del generador de números aleatorios ganó gran popularidad y quería inmortalizarlo en las entrañas de una de las fuentes de información autorizadas, es decir, aquí, en Habré.
Este material será útil para todos aquellos desarrolladores front-end y desarrolladores de Node.js que están a la vanguardia de la tecnología y quieren entrar en un proyecto / inicio de blockchain, donde incluso los desarrolladores front-end hacen preguntas sobre seguridad y criptografía, al menos en un nivel básico.
Generador de números pseudoaleatorios y generador de números aleatorios
Para obtener algo aleatorio, necesitamos una fuente de entropía, una fuente de algo de caos a partir de la cual usaremos para generar aleatoriedad.Esta fuente se utiliza para acumular entropía con la posterior recepción de un valor inicial (semilla) de ella, que es necesario para que los generadores de números aleatorios (RNG) generen números aleatorios.
El Generador de números pseudoaleatorios utiliza un único valor inicial, que es donde sigue su pseudoaleatoriedad, mientras que el Generador de números aleatorios siempre genera un número aleatorio, que tiene una variable aleatoria de alta calidad al principio, que se toma de varias fuentes de entropía.
La entropía es una medida de desorden. La entropía de la información es una medida de la incertidumbre o imprevisibilidad de la información.Resulta que para crear una secuencia pseudoaleatoria, necesitamos un algoritmo que generará una determinada secuencia basada en una determinada fórmula. Pero tal secuencia se puede predecir. Sin embargo, fantaseemos con cómo podríamos escribir nuestro propio generador de números aleatorios si no tuviéramos Math.random ()
PRNG tiene algún algoritmo que se puede reproducir.
RNG obtiene números completamente de cualquier ruido, la capacidad de calcular cuál tiende a cero. Al mismo tiempo, el RNG tiene ciertos algoritmos para alinear la distribución.
Desarrollando nuestro propio algoritmo PRNG
Un generador de números pseudoaleatorios (PRNG) es un algoritmo que genera una secuencia de números cuyos elementos son casi independientes entre sí y obedecen a una distribución determinada (generalmente uniforme).Podemos tomar una secuencia de algunos números y tomar el módulo de un número de ellos. El ejemplo más simple que me viene a la mente. Necesitamos pensar en qué secuencia tomar y en qué módulo. Si simplemente avanza de 0 a N y módulo 2, obtiene el generador 1 y 0:
Función * rand () (const n \u003d 100; const mod \u003d 2; let i \u003d 0; while (true) (yield i% mod; if (i ++\u003e n) i \u003d 0;)) let i \u003d 0; para (deje x de rand ()) (si (i ++\u003e 100) se rompe; console.log (x);)
Esta función genera para nosotros la secuencia 01010101010101 ... y ni siquiera puedes llamarla pseudoaleatoria. Para que un generador sea aleatorio, debe pasar la prueba del siguiente bit. Pero no tenemos esa tarea. Sin embargo, incluso sin ninguna prueba, podemos predecir la siguiente secuencia, lo que significa que tal algoritmo no encaja de frente, pero estamos en la dirección correcta.
Pero, ¿qué pasa si tomamos alguna secuencia conocida pero no lineal, por ejemplo, el número PI? Y como valor para el módulo tomaremos no 2, sino algo más. Incluso podría pensar en el significado cambiante del módulo. La secuencia de dígitos del número Pi se considera aleatoria. El generador puede operar usando números pi a partir de algún punto desconocido. Un ejemplo de un algoritmo de este tipo, con una secuencia basada en PI y con un módulo mutable:
Vector constante \u003d [... Math.PI.toFixed (48) .replace (".", "")]; función * rand () (para (sea i \u003d 3; i<1000; i++) {
if (i > 99) i \u003d 2; para (sea n \u003d 0; n
Tenemos un generador de números del 0 al 9, pero la distribución es muy desigual y generará la misma secuencia cada vez.
Podemos tomar no el número Pi, sino el tiempo en representación numérica y considerar este número como una secuencia de dígitos, y para evitar repetir la secuencia cada vez, lo leeremos desde el final. En total, nuestro algoritmo para nuestro PRNG se verá así:
Función * rand () (let newNumVector \u003d () \u003d\u003e [... (+ new Date) + ""]. Reverse (); let vector \u003d newNumVector (); let i \u003d 2; while (true) (if ( i ++\u003e 99) i \u003d 2; sea n \u003d -1; while (++ n< vector.length) yield (vector[n] % i);
vector = newNumVector();
}
}
// TEST:
let i = 0;
for (let x of rand()) {
if (i++ > 100) romper; console.log (x))
Esto ya parece un generador de números pseudoaleatorios. Y el mismo Math.random () es un PRNG, hablaremos de ello un poco más adelante. Además, cada vez el primer número es diferente.
En realidad, estos simples ejemplos pueden usarse para comprender cómo funcionan los generadores de números aleatorios más complejos. E incluso hay algoritmos listos para usar. Por ejemplo, veamos uno de ellos: este es PRNG congruente lineal (LCPRNG).
PRNG congruente lineal
PRNG congruencial lineal (LCPRNG) es una técnica común para generar números pseudoaleatorios. No es criptográficamente fuerte. Este método consiste en calcular los miembros de una secuencia lineal recurrente módulo algún número natural m dado por la fórmula. La secuencia resultante depende de la elección del número inicial, es decir, semilla. Diferentes valores de semilla producen diferentes secuencias de números aleatorios. Un ejemplo de implementación de un algoritmo de este tipo en JavaScript:Const a \u003d 45; constante c \u003d 21; const m \u003d 67; var semilla \u003d 2; const rand \u003d () \u003d\u003e semilla \u003d (a * semilla + c)% m; para (sea i \u003d 0; i<30; i++)
console.log(rand())
Muchos lenguajes de programación usan LCPRNG (¡pero no exactamente un algoritmo así (!)).
Como se mencionó anteriormente, esta secuencia es predecible. Entonces, ¿por qué necesitamos un PRNG? Cuando se trata de seguridad, PRNG es un problema. Si hablamos de otras tareas, estas propiedades pueden jugar un plus. Por ejemplo, para varios efectos especiales y animaciones gráficas, es posible que deba llamar al azar con frecuencia. ¡Y aquí es donde la distribución de significados y el desempeño son importantes! Los algoritmos secundarios no pueden presumir de la velocidad del trabajo.
Otra propiedad es la reproducibilidad. Algunas implementaciones le permiten establecer una semilla, lo cual es muy útil si es necesario repetir la secuencia. La reproducción es necesaria en las pruebas, por ejemplo. Y hay muchas otras cosas que no necesitan un RNG seguro.
Cómo funciona Math.random ()
El método Math.random () devuelve un número de punto flotante pseudoaleatorio del rango \u003d crypto.getRandomValues \u200b\u200b(new Uint8Array (1)); console.log (rvalue)
Pero, a diferencia de PRNG Math.random (), este método consume muchos recursos. El hecho es que este generador utiliza llamadas al sistema en el sistema operativo para acceder a fuentes de entropía (dirección mac, cpu, temperatura, etc.)Tenemos una secuencia de números formada por elementos prácticamente independientes que obedecen a una distribución determinada. Generalmente distribuido uniformemente.
Hay diferentes formas y formas de generar números aleatorios en Excel. Considere solo los mejores.
Función de número aleatorio en Excel
- La función RAND devuelve un número real aleatorio distribuido uniformemente. Será menor que 1, mayor o igual que 0.
- La función RANDBETWEEN devuelve un número entero aleatorio.
Veamos su uso con ejemplos.
Muestreo de números aleatorios con RAND
Esta función no requiere argumentos (RAND ()).
Para generar un número real aleatorio en el rango de 1 a 5, por ejemplo, aplicamos la siguiente fórmula: \u003d RAND () * (5-1) +1.
El número aleatorio devuelto se distribuye uniformemente a lo largo del intervalo.
Cada vez que se calcula la hoja de trabajo o cambia un valor en cualquier celda de la hoja de trabajo, se devuelve un nuevo número aleatorio. Si desea mantener la población generada, puede reemplazar la fórmula con su valor.
- Hacemos clic en una celda con un número aleatorio.
- En la barra de fórmulas, seleccione la fórmula.
- Presione F9. Y ENTRAR.
Comprobemos la uniformidad de la distribución de números aleatorios de la primera muestra utilizando el histograma de distribución.
El rango de valores verticales es la frecuencia. Horizontal - "bolsillos".
Función RANDBETWEEN
La sintaxis de la función RANDBETWEEN es (límite inferior; límite superior). El primer argumento debe ser menor que el segundo. De lo contrario, la función arrojará un error. Se supone que los bordes son números enteros. La fórmula descarta la parte fraccionaria.
Un ejemplo de uso de la función:
Números aleatorios con precisión 0.1 y 0.01:
Cómo hacer un generador de números aleatorios en Excel
Hagamos un generador de números aleatorios que genere un valor a partir de un cierto rango. Usamos una fórmula de la forma: \u003d INDICE (A1: A10; INT (RAND () * 10) +1).
Hagamos un generador de números aleatorios en el rango de 0 a 100 con un paso de 10.
Elija 2 valores aleatorios de la lista de valores de texto. Usando la función ALEATORIO, comparamos valores de texto en el rango A1: A7 con números aleatorios.
Usemos la función INDICE para seleccionar dos valores de texto aleatorios de la lista original.
Para seleccionar un valor aleatorio de la lista, aplique la siguiente fórmula: \u003d INDICE (A1: A7; RANDBETWEEN (1; COUNT (A1: A7))).
Generador de números aleatorios de distribución normal
Las funciones RAND y RANDBETWEEN producen números aleatorios con una distribución uniforme. Cualquier valor con la misma probabilidad puede caer en el borde inferior del rango solicitado y en el superior. Existe una gran diferencia del valor objetivo.
La distribución normal implica que la mayoría de los números generados están cerca del objetivo. Corrijamos la fórmula RANDBETWEEN y creemos una matriz de datos con distribución normal.
El costo de los bienes X es de 100 rublos. Todo el lote producido está sujeto a distribución normal. La variable aleatoria también obedece a una distribución de probabilidad normal.
En estas condiciones, el valor promedio del rango es de 100 rublos. Generemos una matriz y construyamos un gráfico con una distribución normal con una desviación estándar de 1,5 rublos.
Usamos la función: \u003d NORMINV (RAND (); 100; 1.5).
Excel calculó qué valores están en el rango de probabilidades. Dado que la probabilidad de producir un producto con un costo de 100 rublos es máxima, la fórmula muestra valores cercanos a 100 con más frecuencia que otros.
Pasemos a la trama. Primero necesitas crear una tabla con categorías. Para hacer esto, dividamos la matriz en períodos:
A partir de los datos obtenidos, podremos formar un diagrama con una distribución normal. El eje de valores es el número de variables en el intervalo, el eje de categorías son los períodos.
El generador de números aleatorios en línea presentado funciona sobre la base de un generador de números pseudoaleatorios de software con una distribución uniforme integrada en JavaScript. Se generan enteros. De forma predeterminada, se muestran 10 números aleatorios en el rango 100 ... 999, los números están separados por espacios.
Configuración básica del generador de números aleatorios:
- Cantidad de números
- Rango de números
- Tipo de separador
- Activar / desactivar la función de eliminar repeticiones (duplicados de números)
El número total está formalmente limitado a 1000, el número máximo es 1000 millones. Opciones de separador: espacio, coma, punto y coma.
Ahora sabe exactamente dónde y cómo obtener una secuencia de números aleatorios en un rango determinado de forma gratuita en Internet.
Aplicaciones del generador de números aleatorios
Un generador de números aleatorios (RNG en JS con una distribución uniforme) será útil para los especialistas de SMM y los propietarios de grupos y comunidades en las redes sociales Istagram, Facebook, Vkontakte, Odnoklassniki para determinar los ganadores de loterías, concursos y sorteos de premios.
El generador de números aleatorios le permite sacar premios entre un número arbitrario de participantes con un número específico de ganadores. Los concursos se pueden realizar sin reposiciones ni comentarios: usted mismo establece el número de participantes y el intervalo para generar números aleatorios. Puede obtener un conjunto de números aleatorios en línea y de forma gratuita en este sitio, y no necesita instalar ninguna aplicación en su teléfono inteligente o programa en su computadora.
Además, se puede utilizar un generador de números aleatorios en línea para simular el lanzamiento de una moneda o un dado. Sin embargo, contamos con servicios especializados separados para estos casos.
Ayude al servicio con un clic: ¡Cuéntale a tus amigos sobre el generador!
Generador de números en línea en 1 clic
El generador de números aleatorios presentado en nuestro sitio es muy conveniente. Por ejemplo, se puede utilizar en sorteos y loterías para determinar el ganador. Los ganadores se determinan de esta manera: el programa da uno o más números en cualquier rango especificado por usted. Los resultados fraudulentos se pueden descartar de inmediato. Y gracias a esto, el ganador se determina en una elección honesta.
A veces es necesario obtener una cierta cantidad de números aleatorios a la vez. Por ejemplo, desea llenar un boleto de lotería "4 de 35", confiando en el caso. Se puede hacer una verificación: si lanza una moneda 32 veces, ¿cuál es la probabilidad de 10 reversiones seguidas (cara / cruz bien pueden asignarse con los números 0 y 1)?
Video tutorial en línea de números aleatorios - randomizer
Nuestro generador de números es muy fácil de usar. No es necesario descargar el programa en su computadora; se puede usar en línea. Para obtener el número que necesita, debe establecer el rango de números aleatorios, el número y, si lo desea, el separador de números y excluir repeticiones.
Para generar números aleatorios en un rango de frecuencia específico:
- Seleccione un rango;
- Indique el número de números aleatorios;
- La función "Separador de números" sirve para la belleza y comodidad de su visualización;
- Si es necesario, habilite / deshabilite las repeticiones con la marca de verificación;
- Haga clic en el botón Generar.
Como resultado, recibirá números aleatorios en un rango determinado. El resultado del generador de números se puede copiar o enviar por correo electrónico. Lo mejor sería tomar una captura de pantalla o un video de este proceso de generación. ¡Nuestro aleatorizador resolverá cualquiera de sus problemas!
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Ahora vamos a nuestro generador online e indicamos el rango de números (número de participantes). Por ejemplo, digamos que se necesitan 5 números en línea, ya que tenemos 5 premios. Ahora presione el botón generar. Luego obtenemos 5 números aleatorios en línea, en el rango del 1 al 112 inclusive. Los 5 números generados online corresponderán al número ordinal de los cinco participantes que ganaron el sorteo. Todo es simple y conveniente.
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