Рандом

Мы знаем, что существует такой метод, который нам вернет случаное число (псевдослучайное, если точнее).
Итак, обычно это выглядит как-нибудь так:

var rnd = new Random();
var value = rnd.NextValue();

То есть есть некий класс рандома, который что-то делает и на выходе выдает "случайное" число. Как это работает?

На самом деле все довольно прозаично. Для того, чтобы выдать "случайное число", нужно знать некое другое число (или seed). Обычно дефолтное значение этого самого seed берется из тиков, времени, да чего угодно положительного.
Т.е. мы фактически в каждый момент времени уже имеем случайное число - это время.

А теперь каким образом работает этот самый rnd.NextValue()?
Random внутри себя хранит seed + в зависимости от реализации рандома может хранить другие параметры. Мне нравится больше всего самая простая реализация только с seed:

struct Random {
  uint seed;
  uint NextValue() {
     var next = this.seed;
     this.seed += 123;
     return next;
  }
}

Т.е. сейчас мы при каждом обращении к NextValue к seed прибавляем некое число, изменяя этот самый seed таким образом, чтобы при следующем обращении нам выдали уже другое число.
На этом месте можно рассмотреть вариант Unity.Mathematics:
uint next = seed;
seed ^= seed << 13;
seed ^= seed >> 17;
seed ^= seed << 5;
return next;

По сути мы сдвигаем значение seed, получая "рандомное" число. Отсюда, кстати, и ограничение, что seed не может быть 0, т.к. чего бы мы там не двигали 0 всегда останется нулем.

Это я все к тому, что такой рандом можно передавать по сети и "откатывать", т.к. оно всегда будет выдавать некую последовательность чисел, основанную на этом самом seed. Т.е. взяв на одном клиенте 5 чисел, начиная с seed = 5:
5, 15, 60, 70, 1
то на другом клиенте мы точно так же получим эти же числа в этой же последовательности. Т.е. чтобы "откатиться" на какое-то состояние рандома назад, нужно всего лишь знать его seed в тот момент времени.

Ремарка: Алгоритмов рандома множество, некоторые легко предугадать, другие - сложнее, но качество функций рандома сводится к тому, чтобы выдавать равномерное распределение чисел, и чем больше оно равномерно, тем лучше считается функция рандома.

#random #code #algorithms