Shuffle Bags让你的随机不那么随机

前言

当我最初写游戏时，我经常使用标准Random()函数，然后写一堆if和else条件来我获得预期结果。如果结果不太好，我会写更多的条件进行过滤或者筛选，直到我觉得游戏变得有趣。最近我发现有更好的方法。内置的Random类并没有问题，问题是使用内置的Random类很难达到我们的预期效果。

现实生活中，以抛硬币为例，时而会抛出连续多次花或者字。那么如果在游戏中，可能表现为多次连续的暴击或是硬直，尽管有时暴击和硬直的概率很低，但依旧有可能连续出现，让人感觉诡异。那么为了解决类似的问题，前辈们想了很多种方法，比如说特殊值过滤等等。我们今天介绍的是Shuffle Bag技术，可以让你的随机数不那么随机，由你掌控。

什么是Shuffle Bag呢？

Shuffle Bag是一项让我们可以控制随机数分布的技术。

其主要原理为：

设计一个特定分布数值的集合。
把集合中数值转载至背包中。
将背包中数值随机打乱。
从背包中以任意顺序（从前往后，从后往前都无所谓）一个一个的抽取数值，抽完不放回，直到背包为空。
背包为空后，将数据放回，并重新打乱，之后循环利用。

不难看出，Shuffle Bag 特性如下：

不会产生集合之外的数据。
它仍然具有随机性，元素出现的顺序还是随机的。
非重复抽取，如果数据集中某个元素只有一个，至多连续出现两次。

如何实现Shuffle Bag？

原文使用C#，这里使用Unity C#和泛型，大家可以很方便的转译为其他语言。实现并不是先把整个背包先随机打乱，而是每次抽取时，才进行一次随机交换，这样做可以分摊性能，不至于在背包数据较多时，打乱背包消耗某帧过多性能。

using System.Collections.Generic;
 
using UnityEngine;
 
public class ShuffleBag<T> {
 
    private List<T> data;
    private T currentItem;
    private int currentPosition = -1;
 
    private int Capacity { get { return data.Capacity; } }
    public int Size { get { return data.Count; } }
 
    public ShuffleBag(int initCapacity)
    {
        data = new List<T>(initCapacity);
    }
 
    public void Add(T item, int amount)
    {
        for (int i = 0; i < amount; i++)
            data.Add(item);
 
        currentPosition = Size - 1;
    }
 
    public T Next()
    {
        if (currentPosition < 1)
        {
            currentPosition = Size - 1;
            currentItem = data[0];
 
            return currentItem;
        }
 
        var pos = Random.Range(0,currentPosition);
        currentItem = data[pos];
        data[pos] = data[currentPosition];
        data[currentPosition] = currentItem;
        currentPosition--;
 
        return currentItem;
    }
}

如何使用Shuffle Bag？

在我的项目中，我希望NPC播放受伤动画的概率为十分之一，并且我不希望看到他偶尔连续播放受伤动画多次，也不想长时间不播放受伤动画。

  ShuffleBag<bool> hurtBag = new ShuffleBag<bool>(10);
  hurtBag.Add(false, 9);
  hurtBag.Add(true, 1);
　　//当触发受伤时，调用以下逻辑
    if(hurtBag.Next())
    {
      Play();
    }

附录

附上参考的原文链接 Shuffle Bags: Making Random() Feel More Random 英文好的同学可以直接看原文。另外，这个原文题目有些让人疑惑，所以我的译文标题做了一些更改。