Наливки / 21.10.2019

100 случайных чисел. Генератор случайных чисел для лотереи

Числа сопровождают нас повсюду - номер дома и квартиры, телефона, автомобиля, паспорта, пластиковой карты, даты, пароли электронной почты. Одни сочетания цифр мы выбираем сами, но большинство получаем случайно. Не отдавая себе в этом отчета, мы каждый день используем числа, сгенерированные случайным образом. Если пинкоды мы придумываем, то уникальные коды кредитной или зарплатной карты генерируются надежными системами, исключающими доступ к паролям. Генераторы случайных чисел обеспечивают защиту в областях, требующих скорости обработки информации, безопасности и независимой обработки данных.

Процесс генерации псевдослучайных чисел подчинен определенным законам и используется достаточно давно, например, при проведении лотерей. В недавнем прошлом розыгрыши проводились с помощью лототронов или жребия. Сейчас во многих странах выигрышные номера государственных лотерей определяются именно набором сгенерированных случайных чисел.

Преимущества способа

Итак, генератор случайных чисел - независимый современный механизм для случайного определения комбинаций чисел. Уникальность и совершенство этого способа заключаются в невозможности внешнего вмешательства в процесс. Генератор представляет собой комплекс программ, построенный, например, на шумовых диодах. Аппарат формирует поток случайных шумов, текущие значения которых преобразуются в числа и составляют комбинации.

Генерирование чисел обеспечивает мгновенный результат - на составление комбинации уходит несколько секунд. Если говорить о лотереях, участники сразу могут узнать, совпал ли номер билета с выигрышным. Это позволяет проводить тиражи так часто, как этого хотят участники. Но главное преимущество метода в непредсказуемости и невозможности просчитать алгоритм подбора чисел.

Как происходит генерирование псевдослучайных чисел

На самом деле случайные числа не случайны - ряд начинается с заданного числа и генерируется по алгоритму. Генератор псевдослучайных чисел (ГПСЧ или PRNG - pseudorandom number generator) – и есть алгоритм, порождающий последовательность, на первый взгляд, не связанных чисел, подчиненных обычно равномерному распределению. В информатике псевдослучайные числа используются во многих приложениях: в криптографии, имитационном моделировании, методе Монте-Карло и т. д. От свойств ГПСЧ зависит качество результата.

Источником генерирования могут быть физические шумы от космических излучений до шума в резисторе, но подобные устройства приложения сетевой безопасности почти не применяют. В криптографических приложениях используют особые алгоритмы, генерирующие последовательности, которые не могут быть статистически случайными. Однако правильно выбранный алгоритм позволяет получать ряды чисел, проходящих большинство тестов на случайность. Период повторения в таких последовательностях больше рабочего интервала, из которого взяты числа.

Во многих современных процессорах содержится ГПСЧ, например, в RdRand. В качестве альтернативы создаются наборы случайных чисел, публикуемые в одноразовом блокноте (словаре). Источник чисел в этом случае ограничен и не обеспечивает полной сетевой безопасности.

История ГПСЧ

Прообразом генератора случайных чисел можно считать настольную игру Сенет, распространенную в Древнем Египте в 3500 г. до нашей эры. По условиям, участвовали два игрока, ходы определяли, бросая четыре плоские черно-белые палочки - они были подобием ГПСЧ того времени. Палочки подбрасывали одновременно, и подсчитывали очки: если одна упала вверх белой стороной, 1 очко и дополнительный ход, две белых - два очка и так далее. Максимальный результат в пять очков получал игрок, выбросивший четыре палочки черной стороной.

В наши дни генератор ERNIE много лет применяли в Великобритании при розыгрышах лотереи. Разделяют два основных метода генерации выигрышных номеров: линейный конгруэнтный и аддитивный конгруэнтный. Эти и другие методы основаны на принципе случайности выбора и обеспечиваются ПО, бесконечно продуцирующим числа, угадать последовательность которых невозможно.

ГПСЧ функционирует непрерывно, например, в игровых автоматах. По законам США, это обязательное условие, которое должны соблюсти все поставщики программного обеспечения.

Проведение различных лотерей, розыгрышей и т. п. зачастую проводится во многих группах или пабликах в социальных сетях, Инстаграме и т. д., и используется владельцами аккаунтов для привлечения новой аудитории в сообщество.

Результат таких розыгрышей часто зависит от удачи пользователя, так как получатель приза определяется случайным образом.

Для такого определения организаторы розыгрышей почти всегда используют генератор случайных чисел онлайн или предустановленный, распространяющийся бесплатно.

Выбор

Довольно часто выбрать такой генератор может быть сложно, так как их функционал достаточно различен – у некоторых он существенно ограничен, у других – довольно широк.

Реализуется достаточно большое количество таких сервисов, но сложность в том, что они отличаются по сфере действия.

Многие, например, привязаны своим функционалом к определенной социальной сети (например, многие приложения-генераторы во ВКонтакте работают только со ссылками этой социальной сети).

Наиболее простые генераторы просто определяют случайно число в заданном диапазоне.

Это удобно потому, что не связывает результат с определенным постом, а значит, могут применяться при розыгрышах вне социальной сети и в различных иных ситуациях.

Иного применения у них, по сути, нет.

<Рис. 1 Генератор>

Совет! При выборе наиболее подходящего генератора важно учитывать то, для каких целей он будет использоваться.

Технические характеристики

Для наиболее быстрого процесса выбора оптимального онлайн-сервиса генерации случайных чисел в таблице, представленной ниже, приведены основные технические характеристики и функционал таких приложений.

Таблица 1. Особенности функционирования онлайн приложений для генерации случайного числа

Название	Социальная сеть	Несколько результатов	Выбор из списка чисел	Онлайн-виджет для сайта	Выбор из диапазона	Отключение повторений
RandStuff		Да	Да	Нет	Да	Нет
Cast Lots	Официальный сайт или ВКонтакте	Нет	Нет	Да	Да	Да
Случайное число	Официальный сайт	Нет	Нет	Нет	Да	Да
Рандомус	Официальный сайт	Да	Нет	Нет	Да	Нет
Случайные числа	Официальный сайт	Да	Нет	Нет	Нет	Нет

Подробнее все приложения, рассмотренные в таблице, описаны ниже.

<Рис. 2 Случайные числа>

RandStuff

<Рис. 3 RandStuff>

Воспользоваться данным приложением в режиме онлайн можно по ссылке на его официальный сайт http://randstuff.ru/number/ .

Это простой генератор случайных чисел, отличающийся быстрой и стабильной работой.

Он успешно реализуется как в формате отдельного самостоятельного приложения на официальном сайте, так и в виде приложения в социальной сети ВКонтакте.

Особенность данного сервиса в том, что он может выбрать случайное число как из указанного диапазона, так и из определенного списка чисел, которые можно указать на сайте.

Плюсы:

Стабильная и быстрая работа;
Отсутствие непосредственной привязки к социальной сети;
Выбрать можно как одно, так и несколько чисел;
Можно выбрать только среди указанных чисел.

Минусы:

Невозможность провести розыгрыш ВКонтакте (для этого требуется отдельное приложение);
Приложения для ВКонтакте запускается не во всех браузерах;
Результат иногда кажется предсказуемым, так как используется только один алгоритм вычисления.

Отзывы пользователей о данном приложении таковы: «Определяем через этот сервис победителей в группах В Контакте. Спасибо», «Вы лучшие», «Пользуюсь только этим сервисом».

Cast Lots

<Рис. 4 Cast Lots>

Данное приложение представляет из себя простой функциональный генератор, реализующийся на официальном сайте, в виде приложения ВКонтакте.

Также существует виджет генератора для вставки на свой сайт.

Основным отличием от предыдущего описанного приложения является то, что это позволяет отключить повторение результата.

То есть, при проведении нескольких генераций подряд за одну сессию число не повторится.

Наличие виджета для вставки на сайт или в блог;
Возможность отключения повторения результата;
Наличие функции «еще больше случайности», после активации которой меняется алгоритм подбора.

Негатив:

Невозможность определения сразу нескольких результатов;
Невозможность выбора из определенного списка чисел;
Для выбора победителя в пабликах необходимо использовать отдельный виджет ВКонтакте.

Отзывы пользователей таковы: «Работает стабильно, достаточно удобно использовать», «Удобный функционал», «Пользуюсь только этим сервисом».

Случайное число

<Рис. 5 Случайное число>

Данный сервис расположен по адресу http://случайноечисло.рф/ .

Простой генератор с минимум функций и дополнительных возможностей.

Может случайным образом генерировать числа в заданном диапазоне (максимум от 1 до 99999).

Сайт не имеет никакого графического оформления, а потому страница легко грузится.

Результат можно скопировать или скачать нажатием одной кнопки.

Негатив:

Отсутствие виджета для ВКонтакте;
Нет возможности проведения розыгрышей;
Нет возможности вставить результат в блог или на сайт.

Вот что пользователи говорят о данном сервисе: «Неплохой генератор, но маловато функций», «Очень мало возможностей», «Подходит для быстрой генерации числа без лишних настроек».

Рандомус

<Рис. 6 Рандомус>

Воспользоваться этим генератором случайных чисел можно по ссылке http://randomus.ru/ .

Еще один, достаточно простой, но функциональный генератор случайных чисел.

Сервис имеет достаточный функционал для определения случайных чисел, однако для проведения розыгрышей и иных более сложных процессов он не подойдет.

Негатив:

Невозможность проведения розыгрышей по репостам поста и т. п.
Нет приложения для ВКонтакте или виджета для сайта;
Невозможно отключить повторения результатов.

И т. д., и используется владельцами аккаунтов для привлечения новой аудитории в сообщество.

Выбор

Многие, например, привязаны своим функционалом к определенной социальной сети (например, многие приложения-генераторы во работают только со ссылками этой ).

Наиболее простые генераторы просто определяют случайно число в заданном диапазоне.

Иного применения у них, по сути, нет.

Технические характеристики

Таблица 1. Особенности функционирования онлайн приложений для генерации случайного числа

Название	Социальная сеть	Несколько результатов	Выбор из списка чисел	Онлайн-виджет для сайта	Выбор из диапазона	Отключение повторений
RandStuff		Да	Да	Нет	Да	Нет
Cast Lots	Официальный сайт или ВКонтакте	Нет	Нет	Да	Да	Да
Случайное число	Официальный сайт	Нет	Нет	Нет	Да	Да
Рандомус	Официальный сайт	Да	Нет	Нет	Да	Нет
Случайные числа	Официальный сайт	Да	Нет	Нет	Нет	Нет

Подробнее все приложения, рассмотренные в таблице, описаны ниже.

RandStuff

Воспользоваться данным приложением в режиме онлайн можно по ссылке на его официальный сайт http://randstuff.ru/number/ .

Это простой генератор случайных чисел, отличающийся быстрой и стабильной работой.

Он успешно реализуется как в формате отдельного самостоятельного приложения на официальном сайте, так и в виде приложения в .

Стабильная и быстрая работа;
Отсутствие непосредственной привязки к социальной сети;
Выбрать можно как одно, так и несколько чисел;
Можно выбрать только среди указанных чисел.

Отзывы пользователей о данном приложении таковы: «Определяем через этот сервис победителей в группах В Контакте. Спасибо», «Вы лучшие», «Пользуюсь только этим сервисом».

Cast Lots

Также существует виджет генератора для вставки на свой сайт.

У нас есть последовательность чисел, состоящая из практически независимых элементов, которые подчиняются заданному распределению. Как правило, равномерному распределению.

Сгенерировать случайные числа в Excel можно разными путями и способами. Рассмотрим только лучше из них.

Функция случайного числа в Excel

Функция СЛЧИС возвращает случайное равномерно распределенное вещественное число. Оно будет меньше 1, больше или равно 0.
Функция СЛУЧМЕЖДУ возвращает случайное целое число.

Рассмотрим их использование на примерах.

Выборка случайных чисел с помощью СЛЧИС

Данная функция аргументов не требует (СЛЧИС()).

Чтобы сгенерировать случайное вещественное число в диапазоне от 1 до 5, например, применяем следующую формулу: =СЛЧИС()*(5-1)+1.

Возвращаемое случайное число распределено равномерно на интервале .

При каждом вычислении листа или при изменении значения в любой ячейке листа возвращается новое случайное число. Если нужно сохранить сгенерированную совокупность, можно заменить формулу на ее значение.

Щелкаем по ячейке со случайным числом.
В строке формул выделяем формулу.
Нажимаем F9. И ВВОД.

Проверим равномерность распределения случайных чисел из первой выборки с помощью гистограммы распределения.

Диапазон вертикальных значений – частота. Горизонтальных – «карманы».

Функция СЛУЧМЕЖДУ

Синтаксис функции СЛУЧМЕЖДУ – (нижняя граница; верхняя граница). Первый аргумент должен быть меньше второго. В противном случае функция выдаст ошибку. Предполагается, что границы – целые числа. Дробную часть формула отбрасывает.

Пример использования функции:

Случайные числа с точностью 0,1 и 0,01:

Как сделать генератор случайных чисел в Excel

Сделаем генератор случайных чисел с генерацией значения из определенного диапазона. Используем формулу вида: =ИНДЕКС(A1:A10;ЦЕЛОЕ(СЛЧИС()*10)+1).

Сделаем генератор случайных чисел в диапазоне от 0 до 100 с шагом 10.

Из списка текстовых значений нужно выбрать 2 случайных. С помощью функции СЛЧИС сопоставим текстовые значения в диапазоне А1:А7 со случайными числами.

Воспользуемся функцией ИНДЕКС для выбора двух случайных текстовых значений из исходного списка.

Чтобы выбрать одно случайное значение из списка, применим такую формулу: =ИНДЕКС(A1:A7;СЛУЧМЕЖДУ(1;СЧЁТЗ(A1:A7))).

Генератор случайных чисел нормального распределения

Функции СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ выдают случайные числа с единым распределением. Любое значение с одинаковой долей вероятности может попасть в нижнюю границу запрашиваемого диапазона и в верхнюю. Получается огромный разброс от целевого значения.

Нормальное распределение подразумевает близкое положение большей части сгенерированных чисел к целевому. Подкорректируем формулу СЛУЧМЕЖДУ и создадим массив данных с нормальным распределением.

Себестоимость товара Х – 100 рублей. Вся произведенная партия подчиняется нормальному распределению. Случайная переменная тоже подчиняется нормальному распределению вероятностей.

При таких условиях среднее значение диапазона – 100 рублей. Сгенерируем массив и построим график с нормальным распределением при стандартном отклонении 1,5 рубля.

Используем функцию: =НОРМОБР(СЛЧИС();100;1,5).

Программа Excel посчитала, какие значения находятся в диапазоне вероятностей. Так как вероятность производства товара с себестоимостью 100 рублей максимальная, формула показывает значения близкие к 100 чаще, чем остальные.

Перейдем к построению графика. Сначала нужно составить таблицу с категориями. Для этого разобьем массив на периоды:

На основе полученных данных сможем сформировать диаграмму с нормальным распределением. Ось значений – число переменных в промежутке, ось категорий – периоды.

Tutorial

Вы когда-нибудь задумывались, как работает Math.random()? Что такое случайное число и как оно получается? А представьте вопрос на собеседовании - напишите свой генератор случайных чисел в пару строк кода. И так, что же это такое, случайность и возможно ли ее предсказать?

Меня очень увлекают различные IT головоломки и задачки и генератор случайных чисел - одна из таких задачек. Обычно в своем телеграм канале я разбираю всякие головоломки и разные задачи с собеседований. Задача про генератор случайных чисел набрала большую популярность и мне захотелось увековечить ее в недрах одного из авторитетных источников информации - то бишь здесь, на Хабре.

Данный материал будет полезен всем тем фронтендерам и Node.js разработчикам, кто на острие технологий и хочет попасть в блокчейн проект/стартап, где вопросы про безопасность и криптографию, хотя бы на базовом уровне, спрашивают даже у фронтендеров.

Генератор псевдослучайных чисел и генератор случайных чисел

Для того, чтобы получить что-то случайное, нам нужен источник энтропии, источник некого хаоса из который мы будем использовать для генерации случайности.

Этот источник используется для накопления энтропии с последующим получением из неё начального значения (initial value, seed), которое необходимо генераторам случайных чисел (ГСЧ) для формирования случайных чисел.

Генератор ПсевдоСлучайных Чисел использует единственное начальное значение, откуда и следует его псевдослучайность, в то время как Генератор Случайных Чисел всегда формирует случайное число, имея в начале высококачественную случайную величину, которая берется из различных источников энтропии.

Энтропия - это мера беспорядка. Информационная энтропия - мера неопределённости или непредсказуемости информации.

Выходит, что чтобы создать псевдослучайную последовательность нам нужен алгоритм, который будет генерить некоторую последовательность на основании определенной формулы. Но такую последовательность можно будет предсказать. Тем не менее, давайте пофантазируем, как бы могли написать свой генератор случайных чисел, если бы у нас не было Math.random()

ГПСЧ имеет некоторый алгоритм, который можно воспроизвести.
ГСЧ - это получение чисел полностью из какого либо шума, возможность просчитать который стремится к нулю. При этом в ГСЧ есть определенные алгоритмы для выравнивания распределения.

Придумываем свой алгоритм ГПСЧ

Генератор псевдослучайных чисел (ГПСЧ, англ. pseudorandom number generator, PRNG) - алгоритм, порождающий последовательность чисел, элементы которой почти независимы друг от друга и подчиняются заданному распределению (обычно равномерному).

Мы можем взять последовательность каких-то чисел и брать от них модуль числа. Самый простой пример, который приходит в голову. Нам нужно подумать, какую последовательность взять и модуль от чего. Если просто в лоб от 0 до N и модуль 2, то получится генератор 1 и 0:

Function* rand() { const n = 100; const mod = 2; let i = 0; while (true) { yield i % mod; if (i++ > n) i = 0; } } let i = 0; for (let x of rand()) { if (i++ > 100) break; console.log(x); }
Эта функция генерит нам последовательность 01010101010101… и назвать ее даже псевдослучайной никак нельзя. Чтобы генератор был случайным, он должен проходить тест на следующий бит. Но у нас не стоит такой задачи. Тем не менее даже без всяких тестов мы можем предсказать следующую последовательность, значит такой алгоритм в лоб не подходит, но мы в нужном направлении.

А что если взять какую-то известную, но нелинейную последовательность, например число PI. А в качестве значения для модуля будем брать не 2, а что-то другое. Можно даже подумать на тему меняющегося значения модуля. Последовательность цифр в числе Pi считается случайной. Генератор может работать, используя числа Пи, начиная с какой-то неизвестной точки. Пример такого алгоритма, с последовательностью на базе PI и с изменяемым модулем:

Const vector = [...Math.PI.toFixed(48).replace(".","")]; function* rand() { for (let i=3; i<1000; i++) { if (i > 99) i = 2; for (let n=0; n Но в JS число PI можно вывести только до 48 знака и не более. Поэтому предсказать такую последовательность все так же легко и каждый запуск такого генератора будет выдавать всегда одни и те же числа. Но наш генератор уже стал показывать числа от 0 до 9.

Мы получили генератор чисел от 0 до 9, но распределение очень неравномерное и каждый раз он будет генерировать одну и ту же последовательность.

Мы можем взять не число Pi, а время в числовом представлении и это число рассматривать как последовательность цифр, причем для того, чтобы каждый раз последовательность не повторялась, мы будем считывать ее с конца. Итого наш алгоритм нашего ГПСЧ будет выглядеть так:

Function* rand() { let newNumVector = () => [...(+new Date)+""].reverse(); let vector = newNumVector(); let i=2; while (true) { if (i++ > 99) i = 2; let n=-1; while (++n < vector.length) yield (vector[n] % i); vector = newNumVector(); } } // TEST: let i = 0; for (let x of rand()) { if (i++ > 100) break; console.log(x) }
Вот это уже похоже на генератор псевдослучайных чисел. И тот же Math.random() - это ГПСЧ, про него мы поговорим чуть позже. При этом у нас каждый раз первое число получается разным.

Собственно на этих простых примерах можно понять как работают более сложные генераторы случайных числе. И есть даже готовые алгоритмы. Для примера разберем один из них - это Линейный конгруэнтный ГПСЧ(LCPRNG).

Линейный конгруэнтный ГПСЧ

Линейный конгруэнтный ГПСЧ(LCPRNG) - это распространённый метод для генерации псевдослучайных чисел. Он не обладает криптографической стойкостью. Этот метод заключается в вычислении членов линейной рекуррентной последовательности по модулю некоторого натурального числа m, задаваемой формулой. Получаемая последовательность зависит от выбора стартового числа - т.е. seed. При разных значениях seed получаются различные последовательности случайных чисел. Пример реализации такого алгоритма на JavaScript:

Const a = 45; const c = 21; const m = 67; var seed = 2; const rand = () => seed = (a * seed + c) % m; for(let i=0; i<30; i++) console.log(rand())
Многие языки программирования используют LСPRNG (но не именно такой алгоритм(!)).

Как говорилось выше, такую последовательность можно предсказать. Так зачем нам ГПСЧ? Если говорить про безопасность, то ГПСЧ - это проблема. Если говорить про другие задачи, то эти свойства - могут сыграть в плюс. Например для различных спец эффектов и анимаций графики может понадобиться частый вызов random. И вот тут важны распределение значений и перформанс! Секурные алгоритмы не могут похвастать скоростью работы.

Еще одно свойство - воспроизводимость. Некоторые реализации позволяют задать seed, и это очень полезно, если последовательность должна повторяться. Воспроизведение нужно в тестах, например. И еще много других вещей существует, для которых не нужен безопасный ГСЧ.

Как устроен Math.random()

Метод Math.random() возвращает псевдослучайное число с плавающей запятой из диапазона = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(1)); console.log(rvalue)
Но, в отличие от ГПСЧ Math.random(), этот метод очень ресурсоемкий. Дело в том, что данный генератор использует системные вызовы в ОС, чтобы получить доступ к источникам энтропии (мак адрес, цпу, температуре, etc…).

Предыдущая запись

Получение единовременного пособия при рождении ребенка Льготы на первого ребенка в

Следующая запись

Печенье кофейные зерна Печенье с корицей

Вверх

100 случайных чисел. Генератор случайных чисел для лотереи