计算机取随机数的原理是怎样的？

Question

如题所述

Answer 1

计算机随机数生成并非真正的随机，而是"伪随机"。由于计算机程序的可预测性，它不能像自然界随机事件那样生成完全随机的数。所有计算机生成的随机数本质上都是由算法计算得出的，这些算法使用一个初始值，称为种子，进行计算。种子可以来自多种来源，例如系统时间、硬件事件或用户输入等。

种子作为起点，通过特定算法迭代生成一系列数，这些数在数学上看起来是随机的，但实际上由于算法和种子的确定性，理论上通过算法和种子可以完全复原生成的序列。这就是伪随机数的特点。

为了尽量接近真正的随机性，生成的伪随机数序列在算法设计时需要考虑均匀分布、独立性以及长期的随机性稳定性。这意味着生成的数在指定范围内应当分布均匀，前一个数与后一个数之间应当尽量无关联，且序列在长时间内保持随机性不衰减。

时间作为常见的伪随机数种子来源之一，它提供了一种随时间变化的随机性。每次程序启动时，时间的不同使得生成的种子不同，从而在一定程度上实现了随机性。但是，由于时间变化的连续性和预知性，这种随机性仍然存在局限性。

总之，计算机通过特定算法和种子，生成看起来随机但实际上可预测的伪随机数。尽管存在局限性，伪随机数在计算机科学、加密、模拟、统计抽样等领域发挥着重要作用。随着算法设计的不断优化，伪随机数的生成将更加接近真正的随机性。