C 如何基于字节数组生成随机数？

假设我有一个来自安全PRNG的字节数组，并且我需要使用该数据生成一个介于1和10之间的数字，我该如何正确地做到这一点？

根据后续评论，您需要的似乎是[

%

]

您可能还需要检查相关的

注意：每次我们对一个随机数使用模运算符时，都有可能会遇到这样的情况，最终导致随机数的公平分布不平衡。你必须处理好这件事

---

有关这方面的详细讨论，请参阅此内容和相关答案。

这取决于一系列因素。安全PRNG有时生成长字节数组而不是整数，假设它是16字节长的数组，然后提取32位整数，如下所示：

buf[0]*0x1000000+buf[1]*0x10000+buf[2]*0x100+buf[3]

或使用移位运算符。这是随机的，所以大端点/小端点无关紧要

char randbytes[16];
//...

const char *p = randbytes;

//assumes size of int is 4
unsigned int rand1 = p[0] << 24 + p[1] << 16 + p[2] << 8 + p[3]; p += 4;
unsigned int rand2 = p[0] << 24 + p[1] << 16 + p[2] << 8 + p[3]; p += 4;
unsigned int rand3 = p[0] << 24 + p[1] << 16 + p[2] << 8 + p[3]; p += 4;
unsigned int rand4 = p[0] << 24 + p[1] << 16 + p[2] << 8 + p[3];

charrandbytes[16]；
//...
const char*p=randbytes；
//假设int的大小为4
unsigned int rand1=p[0]OK，所以在我使用Eclipse C/C++IDE之前，这个答案是用Java编写的：

public final static int simpleBound(Random rbg, int n) {

    final int BYTE_VALUES = 256;

    // sanity check, only return positive numbers
    if (n <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Oops");
    }

    // sanity check: choice of value 0 or 0...
    if (n == 1) {
        return 0;
    }

    // sanity check: does not fit in byte
    if (n > BYTE_VALUES) {
        throw new IllegalArgumentException("Oops");
    }

    // optimization for n = 2^y
    if (Integer.bitCount(n) == 1) {
        final int mask = n - 1;
        return retrieveRandomByte(rbg) & mask;
    }

    // you can skip to this if you are sure n = 10

    // z is upper bound, and contains floor(z / n) blocks of n values
    final int z = (BYTE_VALUES / n) * n;
    int x;
    do {
        x = retrieveRandomByte(rbg);
    } while (x >= z);
    return x % n;
}

public final static int simpleBound（随机rbg，int n）{
最终整数字节_值=256；
//健全性检查，仅返回正数
if（n字节_值）{
抛出新的IllegalArgumentException（“Oops”）；
}
//n=2^y的优化
if（整数位计数（n）==1）{
最终整数掩码=n-1；
返回检索字节（rbg）和掩码；
}
//如果确定n=10，则可以跳过此步骤
//z是上限，包含n个值的楼层（z/n）块
最终整数z=（字节_值/n）*n；
int x；
做{
x=检索数和单位（rbg）；
}而（x>=z）；
返回x%n；
}

因此，n是范围[0..n]中的最大值，即n是互斥的。对于范围[1..10]，只需将结果增加1即可。
将数组视为一个大的无符号整数。答案很简单：

(Big_Number % 10) + 1

因此，所需要的只是一种求大整数模10的方法。使用：

请不要误会我的意思，但答案是写一段代码。

：-）顺便说一句，你在找吗？@SouravGhosh是的，可以用模数来做，如果你的评论是我接受的答案。如果你选择

%

，那么你可能还想读一读关于这个问题。我个人会查找一段代码（通常称为

getInt（intmax）

）并将其整合。否则很容易产生偏差。相关。请注意备注。请添加一些关于偏差的信息，以使此答案完整。@MaartenBodewes已更新。请查看。更好。不幸的是，链接中的答案非常差。也许可以改为尝试。当然，您可以使用8位数字表示范围0..10-depends，如果您希望更改为更大的范围，以及希望从随机池中提取多少数据（您只需要4位就可以了，但16次中有6次拒绝，这相当糟糕）。请注意，您最多需要24个字节才能生成1到10之间的数（在此之后，不生成1到10之间的数字的可能性变得小于1/2^128:P）请注意，如果要降低所需的最大字节数（在本例中为20个字节），建议使用16位数字。我不知道如何翻译（Integer.bitCount（n）==1）到C，所以我不能使用这个函数。你可以简单地省略它，这只是优化所必需的。但是，。如果你需要一个关于如何将

无符号字符

转换为32位值的链接，只需尖叫：）这将给你留下一个小但可检测的偏差，为什么你需要16个字节来生成一个32位的整数？？？。这是从16个字节中提取的4个不同的整数，这是安全PRNG的典型输出。我在键入后改变了主意，我认为这个问题与安全无关PRNG@Maarten给定OP的Bodewes正在使用“secure PRNG”，当然长度合理，所以我同意，实际上不需要考虑偏差问题。我想使用此代码，但实际上我不需要在1和10之间进行选择，它需要变量。我可以安全地用上限/下限变量替换代码中出现的每一个1和10吗？@Muis几乎。Let

ArrayModX（）

返回范围[0…X-1]，然后用

X=upper-lower+1

添加下限。如果数字超出范围255，请使用比

无符号字符*a

更大的对象，如

uint32\u t*a

，然后可以替换“10”。如果“10”大于

INT\u MAX

，则会出现一些额外的问题。IOWs“带有上限/下限变量的代码”太模糊。最好说数字的类型或范围，如：

0此答案仍然有偏差，实际上不需要偏差。@Maarten Bodewes
Arraymod10偏差检测（）
检测并报告二进制数上模
10
出现的偏差。是否指其他偏差？
#include <limits.h>
#include <stdlib.h>

int ArrayMod10(const unsigned char *a, size_t n) {
  int mod10 = 0;
  int base = (UCHAR_MAX + 1) % 10;
  for (size_t i = n; i-- > 0;  ) {
    mod10 = (base*mod10 + a[i]) % 10;
    base = (base * base) % 10;
  }
  return mod10;
}

void test10(size_t n) {
  unsigned char a[n];

  // fill array with your secure PRNG
  for (size_t i = 0; i<n; i++) a[i] = rand();

  return ArrayMod10(a, n) + 1;
}

int ArrayMod10BiasDetect(const unsigned char *a, size_t n, bool *biasptr) {
  bool bias = true;
  int mod10 = 0;
  int base = (UCHAR_MAX + 1) % 10;  // Note base is usually 6: 256%10, 65536%10, etc.
  for (size_t i = n; i-- > 0;  ) {
    mod10 = (base*mod10 + a[i]) % 10;
    if (n > 0) {
      if (a[i] < UCHAR_MAX) bias = false;
    } else {
      if (a[i] < UCHAR_MAX + 1 - base) bias = false;
    }
    base = (base * base) % 10;
  }
  *biaseptr = bias;
  return mod10;
}