在 Ruby 中生成一个随机数有多昂贵？

Question

假设您想生成一个介于 1 到 10 亿之间的随机数：

rand(1..1_000_000_000)

每次调用这行代码时，Ruby 都会从该范围创建一个数组吗？

Rubocop 相对于 rand(1_000_000_000)+1 建议采用这种方法，但似乎存在潜在的痛苦。

Ruby 的文档是这样说的：

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

其中+max+是传递给rand的参数，但没有说明它是如何得到number参数的。我也不确定在范围内调用 .member? 是否有效。

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 是用于从数组返回随机元素的方法。

Range class 包括 Enumerable 因此您无需将范围转换为数组即可获得 Enumerable 的迭代方法。 Range 的下限和上限是 (-Float::INFINITY..Float::INFINITY)，尽管如果将其传递到 rand.

会导致 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介于两个数字或字符串之间。

要测试将范围传递给 rand 和调用数组 sample 之间的速度差异，您可以执行以下测试：

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看到的，将 range 作为参数传递给 rand 非常快速。

相反，在范围内调用 .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，然后 returns 该元素。

查看 range have a look here 的代码。

在 Ruby 中生成一个随机数有多昂贵？

How expensive is generating a random number in Ruby?

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