JavaScript根据种子生成随机数实现方法

在前端开发中,尤其是游戏开发,经常会用到随机数,那么我们会第一时间想到:Math.random,大家略微的看看如下代码:

for (var i= 0; i<10; i++) { document.writeln(Math.random() +"<br />"); }

运行如上代码,也确实生成了10个不同的数字,当然你可以生成更多,看起来挺不错的,如果仅仅如此,那么本文就没必要写了。

试着想一下,如果在某一个场景,我们做一个游戏,用户玩到一半的时候退出了,这样用户下次进来可以选择继续上一次的进度继续玩,那么现在问题来了:用户玩的进度以及用户的积分等简单的描述数据,我们都可以记录下来,但是游戏里绘制的障碍物、飞行物以及很多装饰类的小玩意儿,他们甚至是每次用户点开始随机输出的,要把画布上所有的东西以及它们的大小,位置等都记录下来,实在是没必要。

于是种子随机数就闪亮登场了,我们如果在画布上元素随机绘制的时候,有一个种子值,页面上所有元素的位置、大小等都是根据这个种子来算的,那么等到第二次绘制的时候只需要传入这个种子,就可以重现之前未完成的画布元素。

那么这个时候,你会发现JS里面自带的 Math.random 就不好使了,无法满足需求,我们继续看这段代码:

Math.seed = 5;
Math.seededRandom = function(max, min) {
    max = max || 1;
    min = min || 0;

    Math.seed = (Math.seed * 9301 + 49297) % 233280;
    var rnd = Math.seed / 233280.0;

    return Math.ceil( min + rnd * (max - min) );   // Math.ceil实现取整功能,可以根据需要取消取整
 };

运行如上代码你会发现如果种子 Math.seed 不变,那么生成的随机数是不会变化的,O了,如果引入这个函数,那么重现游戏场景可以实现了,虽然还需要做更多的细节处理,但机制上是能保证的,本文的重点不是实现一个这样的游戏。

本文的重点是:(Math.seed * 9301 + 49297) % 233280,为什么会是这三个值,而不是其它的到底这三个数字有什么神秘的来历呢?

像 Math.seededRandom 这种伪随机数生成器叫做线性同余生成器(LCG, Linear Congruential Generator),几乎所有的运行库提供的 rand 都是采用的LCG,形如:

In+1=aIn+c(mod m)

生成的伪随机数序列最大周期m,范围在 0 到 m-1 之间。要达到这个最大周期,必须满足:

  1. c与m互质
  2. a - 1可以被m的所有质因数整除
  3. 如果m是4的倍数,a - 1也必须是4的倍数

以上三条被称为Hull-Dobell定理。作为一个伪随机数生成器,周期不够大是不好意思混的,所以这是要求之一。因此才有了:a=9301, c = 49297, m = 233280这组参数,以上三条全部满足。

转载自: http://www.xiaomeiti.com/note/3589

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