Random.Next() 与 Random.NextDouble() 的效率答案

【问题标题】：Efficiency of Random.Next() vs Random.NextDouble()Random.Next() 与 Random.NextDouble() 的效率
【发布时间】：2018-03-15 13:41:23
【问题描述】：

我需要在 C# 中生成一个介于 0 和 1 之间的随机数。它不需要比一个小数位更准确，但如果是的话也不是问题。

我可以选择Random.Next(0, 10) / 10.0 或Random.NextDouble()。

我找不到任何关于这两种方法时间复杂度的具体信息。我认为Random.Next() 会像在 Java 中一样高效，但是添加除法（其复杂性取决于 C# 使用的方法）会使事情复杂化。

是否有可能纯粹从理论上找出哪个更有效？我意识到我可以通过一系列测试来计时，但想了解为什么其中一个比另一个更复杂。

【问题讨论】：

理论并不像实际结果那么重要。因此，如果您好奇，请使用benchmarking library 来实际测量性能差异。
1.运行基准测试以检查 2。您可以在此处阅读两种实现的源代码：referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/…
我认为您在这里过于强调效率。
您只需要 10 个不同的值，可以轻松放入数组中。不一定更快，你必须测量。
测试：不，比 NextDouble() 慢约 18%。这不必优化。

标签： c# performance random time-complexity

【解决方案1】：

看implmenentation source code，NextDouble()会更有效率。

NextDouble() 只是调用Sample() 方法：

public virtual double NextDouble() {
    return Sample();
}

Next(maxValue)对maxvalue进行比较，调用Sample()，将值乘以maxvalue，转换为int并返回：

public virtual int Next(int maxValue) {
    if (maxValue<0) {
        throw new ArgumentOutOfRangeException("maxValue", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_MustBePositive", "maxValue"));
    }
    Contract.EndContractBlock();
    return (int)(Sample()*maxValue);
}

因此，如您所见，Next(maxValue) 与NextDouble() 做相同的工作，然后做更多工作，因此NextDouble() 返回介于 0 和 1 之间的数字会更有效。

对于 Mono 用户，您可以在此处查看 NextDouble() 和 Next(maxValue) 实现。 Mono 的做法略有不同，但基本上与官方实现的步骤相同。

正如 Zoran 所说，您需要生成大量随机数才能发现差异。

【讨论】：

【解决方案2】：

无论哪种方式，您都可以每秒生成数百万甚至数十亿个随机数。你真的需要那么多吗？

在更具体的层面上，两种变体都有时间复杂度O(1)，这意味着您可以测量两种方法之间的时间差，就是这样。

Random generator = new Random();

int count = 1_000_000;
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
double res;
for (int i = 0; i < count; i++)
    res = generator.Next(0, 10) / 10.0;
sw.Stop();

Stopwatch sw1 = new Stopwatch();
sw1.Start();
for (int i = 0; i < count; i++)
    res = generator.NextDouble();
sw1.Stop();

Console.WriteLine($"{sw.ElapsedMilliseconds} - {sw1.ElapsedMilliseconds}");

此代码在我的计算机上打印 44 毫秒：29 毫秒。再说一次 - 我不认为你应该优化一个需要 44 毫秒执行一百万次的操作。

如果每次执行 15 纳秒仍然有区别，那么第二种方法要快一点。

【讨论】：