3.7 随机值

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原文链接: https://rust-random.github.io/book/guide-values.html

既然有了产生随机数据的方法，如何将其转换为我们想要的值类型？

这是个「陷阱」式问题：我们需要同时知道想要的范围和值的分布类型（这正是下一节的内容）。

`Rng` trait

为方便起见，所有生成器自动实现 Rng trait，它提供了几种生成值的快捷方式。其中有若干产生均匀分布值的便捷函数：

Rng::random 从适合该类型的范围生成无偏（均匀）随机值。对整数通常是完整可表示范围（例如从 0u32 到 std::u32::MAX），对浮点数是 0 到 1 之间，还支持数组、元组等其他类型。
该方法是 StandardUniform 分布的便捷封装，详见下一节。
Rng::random_range 在给定范围内生成无偏随机值
Rng::fill 和 Rng::try_fill 是用随机值填充任意字节或整数切片的优化函数

还有产生非均匀布尔值的便捷函数：

Rng::random_bool 以给定概率生成布尔值
Rng::random_ratio 也以分数形式定义概率生成布尔值

最后，有从任意分布采样的函数：

Rng::sample 直接从某种分布采样

示例：

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use rand::RngExt;
# fn main() {
let mut rng = rand::rng();

// 整个范围内的无偏整数：
let i: i32 = rng.random();
println!("i = {i}");

// 0 到 1 之间均匀分布的值：
let x: f64 = rng.random();
println!("x = {x}");

// 模拟掷骰子：
println!("roll = {}", rng.random_range(1..=6));
# }

此外，random 函数是对 rng() 上 Rng::random 的快捷方式：

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# use rand::Rng;
# fn main() {
println!("Tossing a coin...");
if rand::random() {
    println!("We got lucky!");
}
# }

自定义随机类型

注意上面 rng.random() 根据类型产生不同分布的值：

i32 值从 i32::MIN ..= i32::MAX 均匀采样
f32 值从 0.0 .. 1.0 均匀采样

这就是 StandardUniform 分布。Distribution 是下一章的主题，但鉴于 StandardUniform 的重要性，在此介绍。惯例多少有些任意，但按合理逻辑选择：

值均匀采样：给定任意两个等长子范围，每个包含下一个采样值的概率相等
通常使用目标类型的整个范围
对 f32 和 f64 使用 0.0 .. 1.0 范围（不含 1.0），原因有二：(a) 这是随机数生成器的常见做法；(b) 对许多用途而言，在实数轴上均匀分布的样本很重要，而对浮点表示这只能通过限制范围实现。

据此，我们可以为自己的类型实现 StandardUniform 分布：

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use rand::{Rng, RngExt};
use rand::distr::{Distribution, StandardUniform, Uniform};
use std::f64::consts::TAU; // = 2π

/// 表示弧度制角度
#[derive(Debug)]
pub struct Angle(f64);
impl Angle {
    pub fn from_degrees(degrees: f64) -> Self {
        Angle(degrees * (std::f64::consts::TAU / 360.0))
    }
}

impl Distribution<Angle> for StandardUniform {
    fn sample<R: Rng + ?Sized>(&self, rng: &mut R) -> Angle {
        // 这样写是正确的：
        // Angle(rng.random::<f64>() * TAU)

        // 但下面这种写法更推荐：
        Angle(Uniform::new(0.0, TAU).unwrap().sample(rng))
    }
}

fn main() {
    let angle: Angle = rand::rng().random();
    println!("Random angle: {angle:?}");
}

最后修改 August 23, 2026: 更新 (499855b16)

3.7 随机值

Rng trait

自定义随机类型

`Rng` trait