Генерация случайных целых чисел в JavaScript: Полное руководство

Для генерации случайных целых чисел между двумя заданными переменными в JavaScript можно использовать Math.random() с математическими операциями для ограничения результата в нужном диапазоне. Например, для получения случайных чисел между x=4 и y=8 следует использовать Math.floor(Math.random() * (y - x + 1)) + x, что вернет любое целое число от 4 до 8 включительно.

Содержание

• Основы генерации случайных чисел
• Базовая функция генерации случайных чисел
• Создание повторно используемой функции
• Практические примеры
• Дополнительные соображения
• Распространенные ошибки, которых следует избегать

Основы генерации случайных чисел

В JavaScript встроен метод Math.random(), который генерирует число с плавающей запятой между 0 (включительно) и 1 (не включая). Однако это не напрямую решает проблему получения случайных целых чисел в определенном диапазоне.

Ключевое понимание заключается в том, что:

• Math.random() возвращает значения вроде 0.123, 0.456, 0.789 и т.д.
• Нам нужно масштабировать это до нашего желаемого диапазона
• Нам нужно преобразовать его в целое число

Для вашего примера, где x = 4 и y = 8, диапазон составляет 5 чисел (4, 5, 6, 7, 8), поэтому нам нужно генерировать значения от 0 до 4, а затем добавить 4.

Базовая функция генерации случайных чисел

Вот основной подход для генерации случайных чисел между двумя переменными:

// Для x = 4 и y = 8
x = 4;
y = 8;
const randomNumber = Math.floor(Math.random() * (y - x + 1)) + x;
console.log(randomNumber); // Вывод: 4, 5, 6, 7 или 8

Разберем это:

• Math.random() генерирует число между 0 и 1
• (y - x + 1) вычисляет размер диапазона (8 - 4 + 1 = 5)
• Умножение дает нам значения от 0 до 4.999…
• Math.floor() преобразует в целое число (0-4)
• Добавление x сдвигает диапазон к 4-8

Создание повторно используемой функции

Для лучшей организации кода следует создать повторно используемую функцию:

function getRandomIntBetween(min, max) {
    return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
}

// Примеры использования:
console.log(getRandomIntBetween(4, 8)); // 4, 5, 6, 7 или 8
console.log(getRandomIntBetween(1, 10)); // от 1 до 10
console.log(getRandomIntBetween(-5, 5)); // от -5 до 5

Эта функция работает для любого целочисленного диапазона, включая отрицательные числа и разные диапазоны.

Альтернативная реализация

Вот другой способ написать ту же функцию, который может быть более читабельным:

function getRandomInteger(min, max) {
    const range = max - min + 1;
    const randomOffset = Math.floor(Math.random() * range);
    return min + randomOffset;
}

console.log(getRandomInteger(4, 8)); // 4, 5, 6, 7 или 8

Практические примеры

Пример броска кубика

// Симуляция броска стандартного 6-гранного кубика
function rollDie() {
    return getRandomIntBetween(1, 6);
}

console.log("Вы бросили:", rollDie()); // Вывод: 1, 2, 3, 4, 5 или 6

Пример с индексом массива

const colors = ['красный', 'зеленый', 'синий', 'желтый', 'фиолетовый'];
const randomColorIndex = getRandomIntBetween(0, colors.length - 1);
console.log("Случайный цвет:", colors[randomColorIndex]);

Проверка диапазона

function validateRandomRange(min, max) {
    if (min > max) {
        throw new Error("Минимальное значение не может быть больше максимального значения");
    }
    return getRandomIntBetween(min, max);
}

// Это вызовет ошибку, если min > max
console.log(validateRandomRange(8, 4)); // Ошибка: Минимальное значение не может быть больше максимального значения

Дополнительные соображения

Криптографически безопасные случайные числа

Для приложений, чувствительных к безопасности (например, при генерации токенов), используйте crypto.getRandomValues() вместо:

function secureRandomIntBetween(min, max) {
    const range = max - min + 1;
    const randomValues = new Uint32Array(1);
    crypto.getRandomValues(randomValues);
    return min + (randomValues[0] % range);
}

console.log(secureRandomIntBetween(4, 8)); // Криптографически безопасное случайное число

Случайные числа с плавающей запятой

Если вам нужны случайные числа с плавающей запятой в диапазоне:

function getRandomFloatBetween(min, max) {
    return Math.random() * (max - min) + min;
}

console.log(getRandomFloatBetween(4, 8)); // например, 4.234, 5.678, 7.901

Случайное число с определенным распределением

Для разных распределений (например, взвешенный случайный выбор):

function getWeightedRandom(weights) {
    const totalWeight = weights.reduce((sum, weight) => sum + weight, 0);
    let random = Math.random() * totalWeight;
    
    for (let i = 0; i < weights.length; i++) {
        random -= weights[i];
        if (random <= 0) return i;
    }
    return weights.length - 1;
}

// Пример: 70% шанс получить 4, 20% шанс получить 5, 10% шанс получить 6
const weights = [70, 20, 10];
const result = getWeightedRandom(weights) + 4; // 4, 5 или 6
console.log("Взвешенный результат:", result);

Распространенные ошибки, которых следует избегать

1. Ошибки на единицу: Забыть добавить 1 к расчету диапазона:

   javascript

   // НЕПРАВИЛЬНО: Это никогда не включит максимальное значение
   const wrongRandom = Math.floor(Math.random() * (y - x)) + x;
   
   // ПРАВИЛЬНО: Включает и минимальное, и максимальное значения
   const correctRandom = Math.floor(Math.random() * (y - x + 1)) + x;
   

2. Игнорирование порядка параметров: Не обработка случаев, когда min > max:

   javascript

   function safeRandomInt(min, max) {
       const actualMin = Math.min(min, max);
       const actualMax = Math.max(min, max);
       return Math.floor(Math.random() * (actualMax - actualMin + 1)) + actualMin;
   }
   

3. Использование Math.round() вместо Math.floor(): Это может вызвать проблемы на граничных случаях:

   javascript

   // Может производить значения вне желаемого диапазона
   const problematic = Math.round(Math.random() * (y - x)) + x;
   
   // Всегда работает правильно
   const correct = Math.floor(Math.random() * (y - x + 1)) + x;
   

4. Забывать, что Math.random() не является криптографически безопасным: Используйте crypto API для приложений, чувствительных к безопасности.

Заключение

Генерация случайных целых чисел между двумя переменными в JavaScript становится простой задачей, как только вы понимаете математическую формулу Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min. Этот подход гарантирует, что вы получите все целые числа в указанном диапазоне с равной вероятностью. Для лучшей организации кода оберните эту логику в повторно используемую функцию и всегда проверяйте входные параметры для предотвращения ошибок. Помните, что для приложений, чувствительных к безопасности, следует использовать криптографически безопасные генераторы случайных чисел вместо Math.random().

Источники

1. MDN Web Docs - Math.random()
2. MDN Web Docs - Math.floor()
3. JavaScript.info - Random numbers
4. ECMAScript specification for Math.random()