在C#中，从0到1之间的随机字节数组中获取随机双(浮点)值？

Question

假设我有一个真正随机的字节数组(例如，从熵源捕获)。

byte[] myTrulyRandomBytes = MyEntropyHardwareEngine.GetBytes(8);

现在，我想得到一个随机的双精度浮点值，但是值介于0和正1之间(就像Random.NextDouble()函数执行的那样)。

简单地将一个由8个随机字节组成的数组传递到BitConverter.ToDouble()中可能会产生奇怪的结果，但最重要的是，结果几乎永远不会少于1。

我对位操作没意见，但浮点数的格式对我来说一直很神秘。我尝试了许多位的组合来应用随机性，最后总是发现数字要么刚刚超过1，总是非常接近于0，要么非常大。

有人能解释一下在double中哪些位应该是随机的，这样才能使它在0和1范围内随机吗？

Answer 1

这比您想象的更容易；这完全是关于缩放(从0-1范围到其他范围时也是如此)。

基本上，如果您知道您有64个真正的随机位(8个字节)，那么只需这样做：

double zeroToOneDouble = (double)(BitConverter.ToUInt64(bytes) / (decimal)ulong.MaxValue);

当您的“随机”位实际上不是单一形式的随机时，这种算法的问题就来了。这时您需要一个专门的算法，比如梅森扭子。

Answer 2

我不知道这是否是最好的解决办法，但它应该做好以下工作：

ulong asLong = BitConverter.ToUInt64(myTrulyRandomBytes, 0);
double number = (double)asLong / ulong.MaxValue;

我所做的就是将字节数组转换为一个ulong，然后再用它的最大值除以，结果在0到1之间。

Answer 3

要确保long值在0到1之间，可以应用以下掩码：

long longValue = BitConverter.ToInt64(myTrulyRandomBytes, 0);
longValue &= 0x3fefffffffffffff;

结果值保证位于[0, 1)范围内。

备注。0x3fefffffffffffff值非常-非常接近于1，并将作为1__打印，但实际上小于1。

如果您想要使生成的值更大，可以将指数的更高位数设置为1。例如：

longValue |= 0x03c00000000000000;

总结：关于网络小提琴的例子.