9.6. $RANDOM: генерация псевдослучайных целых чисел

Пример 9-25. Псевдослучайное число из заданного диапазона

#!/bin/bash
# random-between.sh
# Псевдослучайное число из заданного диапазона.
# Автор: Bill Gradwohl,
# незначительные изменения внесены автором документа.
# Используется с разрешения автора сценария.


randomBetween() {
   #  Генерация положительных и отрицательных псевдослучайных чисел,
   #+ в диапазоне от $min до $max,
   #+ которые кратны числу $divisibleBy.
   #
   #  Bill Gradwohl - Oct 1, 2003

   syntax() {
   # Вложенная функция.
      echo
      echo    "Порядок вызова: randomBetween [min] [max] [multiple]"
      echo
      echo    "Функция ожидает до 3-х входных аргументов, но они не являются обязательными."
      echo    "min -- нижняя граница диапазона"
      echo    "max -- верхняя граница диапазона"
      echo    "multiple -- делитель, на который должен делиться результат без остатка."
      echo
      echo    "Если какой либо из параметров отсутствует, по-умолчанию принимаются значения: 0 32767 1"
      echo    "В случае успеха функция возвращает 0, иначе -- 1"
      echo    "и это сообщение о порядке вызова."
      echo    "Результат возвращается в глобальной переменной randomBetweenAnswer"
      echo    "Входные параметры, имеющие отрицательные значения, обрабатываются корректно."
   }

   local min=${1:-0}
   local max=${2:-32767}
   local divisibleBy=${3:-1}
   # При отсутствии какого либо из входных параметров, они принимают значения по-умолчанию.

   local x
   local spread

   # Делитель должен быть положительным числом.
   [ ${divisibleBy} -lt 0 ] && divisibleBy=$((0-divisibleBy))

   # Проверка корректности входных параметров.
   if [ $# -gt 3 -o ${divisibleBy} -eq 0 -o  ${min} -eq ${max} ]; then
      syntax
      return 1
   fi

   # Если min больше чем max, то поменять их местами.
   if [ ${min} -gt ${max} ]; then
      # Поменять местами.
      x=${min}
      min=${max}
      max=${x}
   fi

   #  Если min не делится без остатка на $divisibleBy,
   #+ то привести его к ближайшему подходящему числу из заданного диапазона.
   if [ $((min/divisibleBy*divisibleBy)) -ne ${min} ]; then
      if [ ${min} -lt 0 ]; then
         min=$((min/divisibleBy*divisibleBy))
      else
         min=$((((min/divisibleBy)+1)*divisibleBy))
      fi
   fi

   #  Если max не делится без остатка на $divisibleBy,
   #+ то привести его к ближайшему подходящему числу из заданного диапазона.
   if [ $((max/divisibleBy*divisibleBy)) -ne ${max} ]; then
      if [ ${max} -lt 0 ]; then
         max=$((((max/divisibleBy)-1)*divisibleBy))
      else
         max=$((max/divisibleBy*divisibleBy))
      fi
   fi

   #  ---------------------------------------------------------------------
   #  А теперь собственно нахождение псевдослучайного числа.

   #  Обратите внимание: чтобы получить псевдослучайное число в конце диапазона
   #+ необходимо рассматривать диапазон от 0 до
   #+ abs(max-min)+divisibleBy, а не abs(max-min)+1.

   #  Этим превышением верхней границы диапазона можно пренебречь
   #+ поскольку эта новая граница никогда не будет достигнута.

   #  Если использовать при вычислении формулу abs(max-min)+1,
   #+ то будут получаться вполне корректные значения, но при этом,
   #+ возвращаемые значения будут значительно ниже
   #+ верхней границы диапазона.
   #  ---------------------------------------------------------------------

   spread=$((max-min))
   [ ${spread} -lt 0 ] && spread=$((0-spread))
   let spread+=divisibleBy
   randomBetweenAnswer=$(((RANDOM%spread)/divisibleBy*divisibleBy+min))

   return 0
}

# Проверка функции.
min=-14
max=20
divisibleBy=3


#  Создадим массив, который будет содержать счетчики встречаемости каждого из чисел
#+ в заданном диапазоне.

declare -a answer
minimum=${min}
maximum=${max}
   if [ $((minimum/divisibleBy*divisibleBy)) -ne ${minimum} ]; then
      if [ ${minimum} -lt 0 ]; then
         minimum=$((minimum/divisibleBy*divisibleBy))
      else
         minimum=$((((minimum/divisibleBy)+1)*divisibleBy))
      fi
   fi


   #  Если max не делится без остатка на $divisibleBy,
   #+ то привести его к ближайшему подходящему числу из заданного диапазона.

   if [ $((maximum/divisibleBy*divisibleBy)) -ne ${maximum} ]; then
      if [ ${maximum} -lt 0 ]; then
         maximum=$((((maximum/divisibleBy)-1)*divisibleBy))
      else
         maximum=$((maximum/divisibleBy*divisibleBy))
      fi
   fi


#  Необходимое условие при работе с массивами --
#+ индекс массива должен быть положительным числом,
#+ поэтому введена дополнительная переменная displacement, которая
#+ гарантирует положительность индексов.

displacement=$((0-minimum))
for ((i=${minimum}; i<=${maximum}; i+=divisibleBy)); do
   answer[i+displacement]=0
done


# Цикл с большим количеством итераций, чтобы посмотреть -- что мы получаем.
loopIt=1000   #  Автор сценария предложил 100000 итераций,
              #+ но в этом случае цикл работает чересчур долго.

for ((i=0; i<${loopIt}; ++i)); do

   #  Обратите внимание: числа min и max передаются функции в обратном порядке,
   #+ чтобы продемонстрировать, что функция обрабатывает их корректно.

   randomBetween ${max} ${min} ${divisibleBy}

   # Вывод сообщения об ошибке, если функция вернула некорректное значение.
   [ ${randomBetweenAnswer} -lt ${min} -o ${randomBetweenAnswer} -gt ${max} ] && echo Выход за границы диапазона MIN .. MAX  - ${randomBetweenAnswer}!
   [ $((randomBetweenAnswer%${divisibleBy})) -ne 0 ] && echo Число не делится на заданный делитель без остатка - ${randomBetweenAnswer}!

   # Записать полученное число в массив.
   answer[randomBetweenAnswer+displacement]=$((answer[randomBetweenAnswer+displacement]+1))
done



# Проверим полученные результаты

for ((i=${minimum}; i<=${maximum}; i+=divisibleBy)); do
   [ ${answer[i+displacement]} -eq 0 ] && echo "Число $i не было получено ни разу." || echo "Число ${i} встречено ${answer[i+displacement]} раз."
done


exit 0

Пример 9-28. Получение псевдослучайных чисел с помощью awk

#!/bin/bash
# random2.sh: Генерация псевдослучайных чисел в диапазоне 0 - 1.
# Используется функция rand() из awk.

AWKSCRIPT=' { srand(); print rand() } '
# Команды/параметры, передаваемые awk
# Обратите внимание, функция srand() переустанавливает начальное число генератора случайных чисел.

echo -n "Случайное число в диапазоне от 0 до 1 = "
echo | awk "$AWKSCRIPT"

exit 0


# Упражнения:
# ---------

# 1) С помощью оператора цикла выведите 10 различных случайных чисел.
#      (Подсказка: вам потребуется вызвать функцию "srand()"
#      в каждом цикле с разными начальными числами.
#      Что произойдет, если этого не сделать?)

# 2) Заставьте сценарий генерировать случайные числа в диапазоне 10 - 100
#      используя целочисленный множитель, как коэффициент масштабирования

# 3) То же самое, что и во втором упражнении,
#      но на этот раз случайные числа должны быть целыми.