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基础

用于获取随机值的计算库。
通过rand::Rng随机数生成器，来获取随机值。并且可以开启多线程工作。

use rand::Rng; // `RngCore` 上自动实现的扩展 trait，实现了高层次的泛型方法

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng(); // 由系统创建的本地线程，是延迟初始化的随机数生成器

    let n1: u8 = rng.gen(); // 返回一个支持标准分布的随机值
    let n2: u16 = rng.gen();
    
    println!("  u8    随机数： {}", n1);
    println!("  u16   随机数： {}", n2);
    
    println!("  u32   随机数： {}", rng.gen::<u32>());
    println!("  i32   随机数： {}", rng.gen::<i32>());
    println!("  float 随机数： {}", rng.gen::<f64>());
}

范围取值

通过gen_range来获取指定范围内的随机值，范围左闭右开。

use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    
    println!("  整数：   {}", rng.gen_range(0..10)); // 半开放范围取随机值，即包括`低位`而不包括`高位`
    println!("  浮点数： {}", rng.gen_range(0.0..10.0));
}

分布随机数

rend 提供了均匀分布采样的功能，这些函数可能会预先做一些额外的工作，以便更快地对多个值进行采样。

均匀分布：在概率论和统计学中，均匀分布也叫矩形分布，它是对称概率分布，在相同长度间隔的分布概率是可能相等的。

use rand::distributions::{Distribution, Uniform};

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let die = Uniform::from(1..7);

    loop {
        let throw = die.sample(&mut rng);

        println!("  丢一次骰子： {}", throw);
        
        if throw == 6 {
            break;
        }
    }
}

配置其他分布

默认情况下，随机数在 rand crate 中是均匀分布。对其做补充的 rand_distr crate 提供了其它的分布类型。

use rand_distr::{Distribution, Normal, NormalError};
use rand::thread_rng;

fn main() -> Result<(), NormalError> {
    let mut rng = thread_rng();
    let normal = Normal::new(2.0, 9.0)?; // 正态分布
    let v = normal.sample(&mut rng);

    println!("  正态分布： {}", v);

    Ok(())
}

rand_distr crate 是 rand::distributions 模块的一个超级集合，实现了诸多概率分布类型，如均匀分布、正态分布（Normal distribution）、柯西分布（Cauchy distribution）等。

自定义类型随机数

对于元组可以使用rng.gen::<(i32, bool, f64)>()直接生成。
对于结构体，可以为其添加Distribution trait特性生成。

use rand::Rng;
use rand::distributions::{Distribution, Standard};

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl Distribution<Point> for Standard {
    fn sample<R: Rng + ?Sized>(&self, rng: &mut R) -> Point {
        let (rand_x, rand_y) = rng.gen();
        Point {
            x: rand_x,
            y: rand_y,
        }
    }
}

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let rand_tuple = rng.gen::<(i32, bool, f64)>();
    let rand_point: Point = rng.gen();

    println!("  随机值元组：   {:?}", rand_tuple);
    println!("  随机值结构体： {:?}", rand_point);
}

获取随机字母

在 rand crate 的分布类型中，包含一个字母数字样本，范围为 A-Z，a-z，0-9。因此我们可以使用字母数字样本，随机生成一个给定长度的 ASCII 字符串。

use rand::{thread_rng, Rng};
use rand::distributions::Alphanumeric;

fn main() {
    let rand_string: String = thread_rng()
        .sample_iter(&Alphanumeric)
        .take(30)
        .collect();

    println!("  随机密码： {}", rand_string);
}

其中 rand::distributions::Alphanumeric 是字母数字样本，范围为 A-Z，a-z，0-9。sample_iter 方法迭代从字母数字样本产生总长度为 30 的随机密码。

自定义字符创建随机数

使用用户自定义的字节字符串，使用 gen_range 函数，随机生成一个给定长度的 ASCII 字符串。

use rand::Rng;

fn main() {
    const CHARSET: &[u8] = b"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\
                            0123456789)(*&^%$#@!~";
    const PASSWORD_LEN: usize = 30;

    let mut rng = rand::thread_rng(); // 由系统创建延迟初始化的随机数生成器本地线程

    let password: String = (0..PASSWORD_LEN)
        .map(|_| {
            let idx = rng.gen_range(0, CHARSET.len()); // 半开放范围取随机值，即包括`低位`而不包括`高位`
            CHARSET[idx] as char
        })
        .collect();

    println!("  随机密码： {:?}", password);
}