Javascript 如何使用window.crypto.getRandomValues获取特定范围内的随机值

我们一直在使用Math.random获得4000-64000之间的随机数：

Math.floor(Math.random() * 60000 + 4000);

我们现在必须用一个更加密的随机数生成器来代替它。在对这个问题进行研究之后，我们决定同意

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window.crypto.getRandomValues。我不知道如何使用它来获得特定范围内的随机数。请有人帮忙。

对于给定的最小值和最大值，该公式描述了如果您一次请求

u

位，并且如果返回结果会引入偏差，则重试，您将平均使用多少位

幸运的是，最佳策略只是一次请求

ceil（log2（max-min+1））

位。无论如何，我们只能使用

crypto.getRandomValues

获取完整字节，因此，如果每个函数调用一次

crypto.getRandomValues

，我们能做的最好的事情是：

// Generate a random integer r with equal chance in  min <= r < max.
function randrange(min, max) {
    var range = max - min;
    if (range <= 0) {
        throw new Exception('max must be larger than min');
    }
    var requestBytes = Math.ceil(Math.log2(range) / 8);
    if (!requestBytes) { // No randomness required
        return min;
    }
    var maxNum = Math.pow(256, requestBytes);
    var ar = new Uint8Array(requestBytes);

    while (true) {
        window.crypto.getRandomValues(ar);

        var val = 0;
        for (var i = 0;i < requestBytes;i++) {
            val = (val << 8) + ar[i];
        }

        if (val < maxNum - maxNum % range) {
            return min + (val % range);
        }
    }
}

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//生成一个随机整数r，其最小值的概率相等一个简单的数学替换。随机数可能如下所示：

/**
 * Return values in the range of [0, 1)
 */
const randomFloat = function () {
  const int = window.crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0]
  return int / 2**32
}

要将其扩展到整数，请执行以下操作：


/**
 * Return integers in the range of [min, max)
 *
 * @todo check that min is <= max.
 */
const randomInt = function (min, max) {
  const range = max - min
  return Math.floor(randomFloat() * range + min)
}


/**
 * Generate an array of integers in the range of [min, max).
 */
const randomIntArray = function (length, min, max) {
  return new Array(length).fill(0).map(() => randomInt(min, max))
}

生成包含0到2（含0到2）的十个整数的数组：

randomIntArray(10, 0, 3)

@Deele此答案中的代码会自动缩放数组大小。如果生成大量随机数，并且范围很小，则在较大的数据块中请求随机性并更仔细地提取它可能很有用。很难确定具体的数字，但我会开始优化，比如说，每秒100个请求，或者说，如果你只是掷硬币的话，是10/s。@caw我想你得到了最大的不同。由于JavaScript解释器并不总是实现尾部递归调用，因此递归解决方案可能会遇到堆栈边界。递归通常也较慢，因为在没有优化的情况下会分配堆栈帧。js解决方案还会在每个递归步骤中重做所有计算，这是不必要的。通过使用标识
2^8x=256^x
，我的解决方案保存了一个变量和两条指令。他们的代码平均需要更多的尝试：对于min=1 max=3，他们有1/4的机会必须重试。我的代码只在1/256中重试。特别是，最终条件
val+range-（val%range）
如何等同于
val<（数学地板（maxNum/range）*range）
？我看到这是一个扩展范围的拒绝采样，这必须是我们可以安全地应用模而不引入偏差的条件。但我不明白这些条件是如何等价的。对不起，这是最后一句话！；）@据我所知，OpenWireless项目已经失败了。您的建议（或更简单的等效值
val
）是正确的。我最初的检查并没有引入抽样偏差，但丢弃了可能得到的结果（例如
val=255 range=1 maxNum=256
。我已经更新了答案。。此答案中的函数从范围中排除
max
，但包括
min
。若要解决此问题，请将
var range=max-min；
更改为
var range=max-min+1；
另请参阅和
[0, 2, 1, 2, 0, 0, 1, 0, 1, 0]