关于LUA中的随机数问题

也许很多人会奇怪为什么使用LUA的时候，第一个随机数总是固定，而且常常是最小的那个值，下面我就简要的说明一下吧，说得不好，还请谅解。我现在使用的4.0版本的LUA，看的代码是5.0的，呵呵

LUA4.0版本中的自带函数库中有两个关于随机数的函数，一个是random，一个是randomseed。random有两个参数，用来设置随机数的范围，比如random(1,100)设置随机数的范围为1至100之间。由于C中所产生的随机序列是固定的，并且第一个随机数比较小，只有41。LUA重新设计了random函数，使得它可以产生范围固定的随机数，但由于LUA的random只是封装了C的rand函数，使得random函数也有一定的缺陷，那就是如果random的两个输入参数的值相差很小的时候，那么随机序列的第一个随机数就会和第一个输入参数很接近，比如第一次调用random(1,100)的时候，返回值肯定是1，只有相差大于799时，如random(1,800)第一次调用才会返回2，也是很接近1。
       
由于这个原因，为了实现真正的随机，那么第一次就不能让玩家调用random函数，不然玩家就可以获得一些低概率的东西了。比如if
random(1,100) == 1 then ......
do，看起来是1％的的概率，但是第一次执行的时候是100％成立的，存在一定的隐患。解决这个问题的方法有两个，一就是第一次random函数不能让玩家执行，二就是使用randomseed先设一个随机种子。对于第一种方法，可能还是有一定的风险，毕竟随机序列还是固定的，玩家第一次调用random的时候还是得到有规律的返回值。第二种方法比较安全，在服务器启动的时候设置一个随机种子，让系统产生的随机序列不相同，但使用randomseed的时候也还要注意一个问题，那就是做种子的数要足够的大，大于10000就行了。不然randomseed所产生的随机序列的第一个值还是很小。原因是randomseed是直接封装了C的srand，如果种子的值太小，那么srand所产生的序列和默认序列（srand(1)所产生的序列）是相差不大的，序列的第一个值还是很小。
        因此，只要在服务器启动的时候调用一下randomseed(GetTime())就可以解决这个问题了。
        还要补充一下，LUA中产生随机数的算法还是有一些问题，比如执行random(1,3276700)，它返回的值最后两位必为0。这是由LUA本身的随机函数算法决定的。
        还是简要介绍一下LUA中random函数的实现方法吧，主要由源码中的下面两行实现：
        lua_Number r = (lua_Number)(rand()%RAND_MAX) / (lua_Number)RAND_MAX;
        lua_pushnumber(L, (int)floor(r*(u-m+1))+m);

其中m为random函数的第一个参数，u为第二个参数。由上面的代码可以看出，如果u-l太小，那么当r也很小的时候，r*(u-m+1)就会很小（小于1），那么再经过floor运算，最经结果就是m。这就可以解释为什么random产生的第一个随机数常常会很接近m。再来看看当m为0，u为327670的时候会怎样。在上面的代码里，RAND_MAX是一个宏，它的值是32767,也就是C语言中rand函数可以返回的最大值（不同的操作系统可能会有不一样的最大值）。当m为0，u为327670的时候，那么返回值就是floor(r*(327671)+0)，我们再假设LUA与平台无关并且rand不会返回32767（上面用％避免了这个问题），那么r就可以简化为rand()/RAND_MAX，代入上式为floor(rand()*327671/32767)+0，就算rand()的返回值是32766,最终的结果也只有327660.99996......，经过floor运算后，最后那位数必为0。呵呵，我叫这样的随机数就伪随机数中的伪随机数。实际上面的公式是不允许化简的，即不能简单地把r代入r*(u-m+1)，至于为什么，呵呵，因为r的值并不是rand()/RAND_MAX的值，r是double类型的，所以它只是一个和rand()/RAND_MAX很接近的数。

引用请注明出处。作者：yanjun_1982   日期：2006年10月11日