随机数生成
| |
| 基本资料 | |
| 用语名称 | Random Number Generation 随机数生成 |
|---|---|
| 其他表述 | RNG、随机因素、随机概率、运气因素 |
| 用语出处 | 游戏术语 |
| 相关条目 | 玄学、伪随机 |
随机数生成（英语：Random Number Generation），或随机数生成器（英语：Random Number Generator），简称RNG，是一个游戏术语。主要在欧美游戏圈中使用。
简介
本义是指一种产生随机数的方式。
原理
随机数，顾名思义，是一种完全无序的数，后面的数与前一次生成的数毫无关系。一般的，由于计算机算法的确定性，计算机无法在没有外来输入（包括时间输入）时生成随机数，只能基于当前状态（随机种子）生成一个“看上去”是随机的序列。这种随机数序列被称作伪随机数。
计算理论中对伪随机数的定义是：
如果一个分布可以做到，在同级别的攻击者无法有效地分清这个分布和平均分布，那么这个分布是一个伪随机分布。
A distribution is pseudorandom against a class of adversaries if no adversary from the class can distinguish it from the uniform distribution with significant advantage.[1]
真正的随机数一般是使用物理现象产生的：比如抛硬币、CPU的温度和电流变化、手机的加速度、原子衰变等。这样的方法被称做物理性随机数生成器。这种生成器使用较为复杂，一般只用在生成少量随机数的场合。在需要大量产生随机数的场合，可以用它为伪随机数生成器提供种子，以制造出难以进行密码学分析的（多个混杂在一起的）伪随机数序列。
| “伪随机数”一词的常见误用 |
|---|
|
在计算机领域，“随机性”可以根据对其进行分析的难度区分级别。如果分析需要的计算强度超过了观测者的处理能力，则可以视为是随机的。 一般的随机数生成器足以应对日常使用需求。密码学需要更安全的随机数生成器。最安全的随机数来自自然界中的混沌现象和量子物理学效应。 DOTA玩家将DOTA中的随机分布生成机制称为“伪随机”，然而在数学角度来说，它应当称为“伪随机分布（Pseudo Random Distribution，PRD）”或者“伪随机数采样（Pseudo-random number sampling）”，也就是基于一个普通的伪随机数生成器，生成一个非常规的概率分布。DOTA中将其称为“随机分布（Random distribution）”。其机制为[2]：
$$P(X_k) = (1-C) \, (1 - 2 \, C) \, ... \, (1 - (k-1) \, C) \, k \, C = k! \, C \, \prod_{i=1}^{k-1}(\frac{1}{i} - C)$$
其数学性质有：
对比：当概率为$25\%$时，DOTA分布（DOTA2）与二项分布的差异。对比“在一次事件发生后（累积概率补偿归零后），下一次触发事件是第几次”，DOTA分布（蓝色）比二项分布（橙色）更为集中，也就是概率造成的波动幅度更小，且没有长尾——最大次数为$10$次，如果$9$次判定不通过则第$10$次必定通过。
 在这种机制下，“垫刀”是有意义的行为。连续N次无影响的、可重复事件中的判定失败，可以大大增加下一次有意义事件的判定成功率。例如，先去砍小兵几刀，等发生连续几刀不出爆击的事件后，再去进行gank，则第一刀会有很高的暴击率。 其他游戏中也可能存在类似的带有补偿的随机数机制。DOTA的概率叠加机制不是唯一的伪随机分布机制，常见的还有洗牌算法等。
常见的误区有：
|
实现方式
游戏中常用的随机数生成算法：
- 无种子值
- 随机数表[3]（随机数列）
- 有种子值
- 线性同余算法
- 梅森旋转法
- 平方取中法
- 哈希算法
同样，算法的输入值（种子）的来源也多种多样。
常见的种子来源：
- 由用户决定
- 手动输入（例如我的世界地图生成）
- 鼠标的移动轨迹
- 键盘的按键统计
- 触摸屏点击区域的XY坐标值
- 不由用户决定
- 系统时间[4]
- 地图经纬度坐标（如Pokemon GO）
- 随机数表循环叠加
量子效应
这可能便是某些玄学背后的依据。
应用
在游戏中，这些随机数能够决定当中的随机事件，如暴击率、命中率、稀有物品出现率。而这些由随机数生成影响的随机事件往往不可预测，且能在关键时刻影响玩家的成败。简单来说，这种与玩家技术无关，又能在关键时刻影响游戏输赢的游戏内不确定因素都称作RNG。
对于一些过于依赖随机概率的游戏过法，通常用“RNG成分太多”来形容。这种过法不容易被其他玩家照抄，也不适合成为能面向大众的攻略。
与之相似的表述还有“玄学”，但这一表述一般用在日系游戏圈，且更多是指利用特定的场合、时间、行为来提高某一原本比较低的概率的迷信行为。
如果RNG过多，可以使用S/L大法来解决。（伪随机笑了）（铁人模式笑了）
在部分游戏中（如超级马力欧兄弟、Minecraft等），存在一些机制可以让玩家影响随机数生成。如超级马力欧兄弟的随机数生成系统与游戏时间有关。
通过这些机制，玩家可以操纵随机数，为速通等高难度挑战降低难度。
实例
- 在回合制游戏的某个残局中，在你的回合，你有50%的概率命中敌人，如果命中则敌人被杀死，通关。但如果没有命中，则你的回合结束，敌人会在他的回合将你杀死，导致游戏结束。
- 《明日方舟》中，游戏通过固定种子，确保“代理作战”中概率事件状况与初次通关时一致。但由于未将敌方单位技能、入场触发技能等纳入该随机数生成体系，特定关卡中“代理作战”趋于失效。然而它作为日系游戏，玩家不会用RNG来代指这种运气成分。相反，在同为塔防类的欧美风游戏《气球塔防》《王国保卫战》系列的玩家群体中才能见到这样的表达。
- 《Minecraft》中，由于游戏源代码基本被破解，特定版本条件下，通过随机数生成推算相关的程序的辅助，玩家可以相当稳定地操纵随机数生成。这一技术广泛使用在附魔等具有随机属性的增益领域。事实证明，伪随机的确是伪随机
ACG中的相关人物
- 克莉丝提娜·摩根（公主连结Re:Dive）--拥有权能“
乱数圣域（ ）“（Numbers Avalon），具有“绝对命中和绝对回避”的能力。其原理是通过控制系统的伪随机数，以此改变游戏世界中的命中、暴击和闪避率等，或是计算出对手的行动轨迹，并快速予以应对。
衍生用语
- RNGsus（RNG Jesus）：随机之神。在决定胜负的关键时刻，可以祈求他来为玩家带来好运。于是在欧美玩家群体中，诞生了“在游戏中下注前要向RNGsus祈祷”的说法。
随机数计算
在1～100中任选一个数，本次的随机数字为：12