#-2 Swift自定義亂數/生成隨機亂數
目錄
⦿ C語言中的rand()
⦿ 0 ~ RAND_MAX
⦿ 溢位時不取餘
⦿ Swift生成隨機亂數
⦿ arc4random()的缺陷
⦿ random、randomElement
⦿ shuffle()C語言中的 rand( )
在 C 語言中，我們常會使用生成亂數的函式 rand( )，使用時務必要記得導入標頭檔 <stdlib.h>。
此函數會回傳一個介於 0 ~ RAND_MAX 間的整數值。
首先生成一個變數再賦值，如下：
int a;
若要取 1 ~ 10 間的隨機亂數：a = ( rand( )%10 ) + 1
若要取 1 ~ 100 間的隨機亂數：a = ( rand( )%100) + 1
若要取 10 ~ 100 間的隨機亂數：a = ( rand( )%91 ) + 10rand( )%10，代表 0 ~ RAND_MAX 間的隨機數對 10 取餘數，所得值為 0 ~ 9，後方再加上 1，所得值為 1 ~ 10，以此類推 rand( )%100。
rand( )%91，代表 0 ~ RAND_MAX 間的隨機數對 91 取餘數，所得值為 0 ~ 90，後方再加上 10，所得值為 10 ~ 100。
取餘的概念以 除以2 來舉例，若不是 整除 就是 餘1，所以對 x 取餘，會得到 0 ~ x-1。
繼續閱讀｜回目錄0 ~ RAND_MAX
由於 rand( ) 是生成 0 ~ RAND_MAX 間的隨機數，所以這個隨機數就顯得很重要了。
事實是，電腦不會真的生成隨機亂數，都是使用者下了邏輯指令，電腦依照邏輯指令而動作，我們能夠做到的『模擬』隨機。
所以即便在 C 語言中，導入了 <time.h> 後，再加上 srand( time(NULL) ) 就變得足夠隨機，time 函式表示傳入時間，也就是我們說的亂數種子。因為每個人的使用時間不同，所以看起來夠亂，但實作上仍有許多問題存在。
另外，C 語言裡生成偽亂數有所謂的線性同餘法：
Xn+1 = (Xn * a + c) % m這個式子意思是，舊數乘以一個整數再加另個整數，最後再對另個整數取餘，得到的新數。
繼續閱讀｜回目錄溢位時不取餘
在 C 語言中，我們是這樣宣告一個無號整數：
unsigned int number = 1;若一個無號整數採用線性同餘法，乘以一個足夠大的數再加上一個數，語法上就不用再寫取餘，即是：
a很大的時候
Xn+1 = (Xn * a + c)因為無號整數在運算時若溢位，會自動在後方除以 UINT_MAX + 1。舉例來說，如果今天 10 是你能表達出的最大數，溢位的意思則是給你 11，這時候你無法表達 11，所以你會把 11%(10+1)，即溢位數對 最大數 + 1 取餘，得到的結果為 0 做為最終你的表達數，任意的溢位數對 最大數 + 1 取餘，會得到這樣的結果：
能表達的最大數為10，n 代表溢位數：輸出 n%11，即 0 ~ 10能表達的最大數為UINT_MAX，n 代表溢位數：輸出 n%(UINT_MAX + 1)，即 0 ~ UINT_MAX繼續閱讀｜回目錄
Swift生成隨機亂數
好了，回到今天的重點，Swift如何生成亂數呢？使用 SwiftUI 寫了一個撲克比大小的遊戲，整體 UI 如下：
每當贏牌，Player 或 CPU 下方分數都會加 1，就機率上來說，比的次數越多，兩方分數就會越接近。
在雙方皆使用 random( ) 的情況下，一開始用 Int.Random(in 2…14) 來寫，測試過大約一方分數到達 100 後，另一方也接近 100，如下：
2 => 2 …… 11 => J、12 => Q、13 => K、14 => A
繼續閱讀｜回目錄arc4random( )的缺陷
如果撲克比大小，我們一個用 arc4random( )，一個用 random( )的話，結果會怎麼樣呢？
用 arc4random( ) % 13，表示餘下 0 ~ 12 ，再加 2 表示 2 ~ 14，跟 random(in: 2…14) 作用相同，如下：
我們按 ⌥ + 左鍵 看 arc4random( ) 的說明，會看到它的回傳值是 UInt32，其中 UInt32_MAX 即是 2³² = 4,294,967,296。
前面 C 語言說到，宣告一個 unsigned int，溢位時會以 UINT_MAX + 1 取餘表達，即是 4,294,967,297。
但是 arc4random( ) 的生成範圍是 0 ~ 2³² − 1 為 4,294,967,295。
所以 4,294,967,295 % 13 = 330,382,099…8，這表示餘 1 ~ 8 的機率高了一點點，即是 3 ~ 10 的撲克牌點數出現機率也高了一點點。
所以上網查資料時，大家都說擲骰子用 arc4random( ) 不是很公平，當時的解決辦法是使用 arc4random_uniform，雖然相對公平，但轉型麻煩，這是 Swift 4.2 以前的方法，暫不討論導入 GameplayKit，或 Gauss Distribution，直接複習 Swift 4.2 後如何使用 random。
繼續閱讀｜回目錄random、randomElement
在 Swift 中使用 random(in: ) 產生隨機亂數。
使用 dot syntax，可讓 Int、Double、Float、CGFloat，甚至 Bool 都可直接呼叫 random( )。
如果是 Array，以往還要對 Array 取下標才能得到值，現在可直接使用 randomElement( )，只是 randomElement( ) 的回傳值是 optional，可能是 nil，若確定有值，需在後方加上 “！” 來 unwarp。
其他 range、dictionary、set 也都可用dot syntax呼叫randomElement( )。
繼續閱讀｜回目錄此外，random( )，其實還可採泛型，先看看它的定義：
接下來我們這樣用，先 enum 一個 Weekday，當它遵循 CaseIterable，裡面的 case 就可用 allCases 取下標，如 Weekday.allCases[0]，就是 sunday。
讓這個 enum case 變成 Array，所以這個 enum 也可用randElement( ) 了。
首先，這個泛型令為 G，G 是 RandomNumberGenerator 的子類，將這個 G 傳到 random 裡做為 inout 參數，最後回傳 Weekday，即是我們要的結果。
與未採用泛型的 random( ) 相比，RandomNumberGenerator 比SystemRandomNumberGenerator 更有彈性地去生成亂數。我們會這樣使用：
var randomDay: Weekday = .random()此時的 randomDay 就是 sunday 到 saturday 的其中一天！是不是很酷呢？
繼續閱讀｜回目錄shuffle( )
由於前面講到 Array，Swift 還提供了一個 shuffle( ) 函式，用 dot syntax，可將 Array 裡的元素重新排列，如下：
這個陣列的元素就是撲克牌的 2 ~ A，接著用 shuffle( ) 替換了他們的順序，此時再取當中的第一個元素出來比大小，也達到生成亂數的目的。
使用 random、arc4random、shuffle 這三種生成亂數的方法後，在 200 次內的較量看不太出差異，覺得都蠻公平的，莊家閒家有輸有贏。
然而，寫程式卻也不是為了公平，若是莊家一直贏大概也沒人要玩了，遊戲裡，多是讓玩家看似有機會一搏而繼續投入金錢的設計，莫怪乎當今遊戲只換皮，再導入商城、抽卡機制總能讓玩家傾瀉荷包，不再以遊戲性為依歸。
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