Gerar números aleatórios e strings em JavaScript

Eu também escrevi um tutorial sobre este tópico no passado, onde geramos strings alfanuméricas aleatórias em PHP. Comecei esse post dizendo que quase nenhum evento é verdadeiramente aleatório e a mesma coisa se aplica a números aleatórios ou geração de strings.

Neste tutorial, mostrarei como gerar strings alfanuméricas pseudo-aleatórias em JavaScript.

Gerando números aleatórios em JavaScript

Vamos começar com a geração de números aleatórios. O primeiro método que vem à mente é Math.random() que retorna um número pseudo-aleatório de ponto flutuante. O número aleatório sempre será maior ou igual a 0 e menor que 1.

A distribuição dos números retornados nesse intervalo é quase uniforme, portanto, o método pode funcionar bem para gerar números aleatórios sem viés perceptível no uso diário. Aqui está a saída de dez chamadas para o Math.random() método:

1

for(let i = 0; i < 10; i++) {

2

  console.log(Math.random());

3

}

4

5

/* Outputs:

6

0.9981169188071801

7

0.7073616929117277

8

0.05826679080842556

9

0.30779242012809105

10

0.37282814053539926

11

0.8991639574910759

12

0.5851162879630685

13

0.40572834956467063

14

0.5286480734412005

15

0.07898699710613699

16

*/

Gerando números inteiros aleatórios dentro do intervalo

Como você viu na seção anterior, Math.random() nos dará números aleatórios no intervalo de 0 (inclusivo) a 1 (exclusivo). Digamos que queremos números inteiros aleatórios no intervalo de 0 (inclusivo) a 100 (exclusivo). Tudo o que precisamos fazer aqui é multiplicar o intervalo original por 100.

Tomando o primeiro valor de saída do trecho de código acima como exemplo, 0,9981169188071801 se tornará 99,81169188071801 quando multiplicado por 100. Agora, podemos usar o Math.floor() método que arredondará para baixo e retornará o maior inteiro menor ou igual a 99,81169188071801. Em outras palavras, isso nos dará 99.

O trecho de código a seguir irá percorrer um loop 10 vezes para mostrar todas essas etapas aplicadas a números diferentes.

1

const max_limit = 100;

2

3

for(let i = 0; i < 10; i++) {

4

  let random_float = Math.random();

5

  let scaled_float = random_float * max_limit;

6

  let random_integer = Math.floor(scaled_float);

7

8

  let rf_str = random_float.toString().padEnd(20, ' ');

9

  let sf_str = scaled_float.toString().padEnd(20, ' ');

10

  let ri_str = random_integer.toString().padStart(2, ' ');

11

12

  console.log(`Random Float: ${rf_str} Scaled Float: ${sf_str} Random Integer: ${ri_str}`);

13

}

14

15

/* Outputs:

16

Random Float: 0.7976037763162469   Scaled Float: 79.76037763162469    Random Integer: 79

17

Random Float: 0.3794078358214559   Scaled Float: 37.94078358214558    Random Integer: 37

18

Random Float: 0.5749118617425708   Scaled Float: 57.49118617425708    Random Integer: 57

19

Random Float: 0.7110572178100005   Scaled Float: 71.10572178100006    Random Integer: 71

20

Random Float: 0.9157559644743132   Scaled Float: 91.57559644743132    Random Integer: 91

21

Random Float: 0.8773095295734263   Scaled Float: 87.73095295734264    Random Integer: 87

22

Random Float: 0.7714603913623834   Scaled Float: 77.14603913623834    Random Integer: 77

23

Random Float: 0.6431998616346499   Scaled Float: 64.31998616346499    Random Integer: 64

24

Random Float: 0.7909155691442253   Scaled Float: 79.09155691442254    Random Integer: 79

25

Random Float: 0.1219575935563590   Scaled Float: 12.19575935563590    Random Integer: 12

26

*/

Agora que você entende a lógica por trás da multiplicação e nivelamento, podemos escrever uma função que gera um número inteiro aleatório dentro do limite máximo.

1

function max_random_number(max) {

2

  return Math.floor(Math.random() * max);

3

}

4

5

for(let i = 0; i < 10; i++) {

6

  console.log(max_random_number(100));

7

}

8

9

/* Outputs:

10

35

11

23

12

92

13

94

14

42

15

9

16

12

17

56

18

40

19

21

20

*/

E se você quiser gerar números aleatórios acima de um valor mínimo especificado, mas abaixo do valor máximo?

Nesse caso, você pode adicionar o valor mínimo antecipadamente para garantir que o número gerado seja pelo menos igual ao valor mínimo. Depois disso, você pode simplesmente gerar um número aleatório e escalá-lo por max - min antes de adicioná-lo ao valor mínimo possível.

1

function min_max_random_number(min, max) {

2

  return min + Math.floor(Math.random() * (max - min));

3

}

4

5

for(let i = 0; i < 10; i++) {

6

  console.log(min_max_random_number(50, 100));

7

}

8

9

/* Outputs:

10

96

11

81

12

95

13

56

14

73

15

72

16

71

17

90

18

51

19

53

20

*/

Gere números aleatórios criptograficamente seguros

o Math.random() método não é adequado para gerar números aleatórios criptograficamente seguros, mas o Crypto.getRandomValues() método pode nos ajudar aqui. Este método preenche a matriz passada com números pseudo-aleatórios criptograficamente seguros. Lembre-se de que o algoritmo usado para gerar esses números aleatórios pode variar entre os agentes do usuário.

Como mencionei anteriormente, você precisa passar um número inteiro TypedArray ao método para que ele o preencha com valores aleatórios. O conteúdo original da matriz será substituído. O código a seguir preencherá nossa matriz de 10 elementos com números inteiros aleatórios.

1

let random_values = new Uint8Array(10);

2

console.log(random_values);

3

// Outputs: Uint8Array(10) [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]

4

5

crypto.getRandomValues(random_values);

6

console.log(random_values);

7

// Outputs: Uint8Array(10) [ 207, 209, 1, 145, 70, 111, 21, 141, 54, 200 ]

o Unit8Array() O construtor nos deu uma matriz de 10 inteiros sem sinal de 8 bits. Os valores da matriz são todos inicializados com zero.

Uma vez que passamos esta matriz para o nosso getRandomValues() método, o valor dos números aleatórios ficará entre 0 e 255. Você pode usar outras matrizes digitadas para gerar números aleatórios em intervalos diferentes. Por exemplo, usando um Int8Array() O construtor nos dará uma matriz com valores inteiros entre -128 e 127. Da mesma forma, usando um Uint16Array() nos dará uma matriz com valores inteiros até 65.535.

1

let random_values = new Int8Array(10);

2

console.log(random_values);

3

// Outputs: Int8Array(10) [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]

4

5

crypto.getRandomValues(random_values);

6

console.log(random_values);

7

// Outputs: Int8Array(10) [ -82, -106, 87, 64, 42, -36, -53, 27, -38, 4 ]

8

9

10

let random_values = new Uint16Array(10);

11

console.log(random_values);

12

// Outputs: Uint16Array(10) [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]

13

14

crypto.getRandomValues(random_values);

15

console.log(random_values);

16

// Outputs: Uint16Array(10) [ 47615, 60195, 53177, 15169, 215, 4928, 12200, 6307, 30320, 20271 ]

Gere uma string alfanumérica aleatória em JavaScript

Agora usaremos o conhecimento obtido na seção anterior para gerar strings alfanuméricas aleatórias em JavaScript.

O conceito é muito simples. Começaremos com uma string que contém todos os nossos caracteres desejados. Nesse caso, a string consistirá em letras minúsculas, letras maiúsculas e números de 0 a 9. Você provavelmente já sabe que podemos acessar o caractere em uma determinada posição em uma string passando-lhe um valor de índice.

Tudo o que precisamos fazer para gerar strings alfanuméricas aleatórias é gerar números aleatórios e, em seguida, acessar o caractere nesse índice aleatório para anexá-lo à nossa string aleatória. O trecho de código a seguir envolve tudo em uma pequena função interessante:

1

const char_set = 'abcdefghijlkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789';

2

3

function max_random_number(max) {

4

  return Math.floor(Math.random() * max);

5

}

6

7

function get_random_string(length) {

8

  let random_string = '';

9

10

  for(let i = 0; i < length; i++) {

11

    random_string += char_set[max_random_number(char_set.length - 1)];

12

  }

13

14

  return random_string;

15

}

16

17

console.log(get_random_string(20));

18

// Outputs: lgtuRJZolu7AXj4HMoiM

19

20

console.log(get_random_string(40));

21

// outputs: scOoal3VXgeAjaHIieolhi2TyWFpAn5bBPPiX6UG

Usando toString() para gerar string alfanumérica aleatória

Outra abordagem que podemos adotar para gerar sequências alfanuméricas aleatórias é usar o método toString() método em nossos números gerados aleatoriamente. o toString() O método retorna uma string que representa nosso valor numérico especificado. Este método aceita um opcional radix parâmetro que especifica a base na qual você deseja representar o número. Um valor de 2 retornará uma string binária e um valor de 16 retornará uma string hexadecimal. O valor padrão deste parâmetro é 10. O valor máximo pode ser 36, pois abrange todos os 26 alfabetos e os 10 dígitos.

Aqui está a saída de algumas chamadas para este método para diferentes radix valores:

1

let number = 3498650143868;

2

3

console.log(number.toString(2));

4

// Outputs: 110010111010010111110011001000110001111100

5

6

console.log(number.toString(10));

7

// Outputs: 3498650143868

8

9

console.log(number.toString(16));

10

// Outputs: 32e97cc8c7c

11

12

console.log(number.toString(36));

13

// Outputs: 18n99yoak

Você deve ter notado que o comprimento da string de saída continua diminuindo à medida que aumentamos o radix. No trecho de código a seguir, usaremos nosso max_random_number() função da seção anterior para obter um número aleatório. Em seguida, converteremos esse número aleatório em uma string alfanumérica usando o toString() método.

1

function max_random_number(max) {

2

  return Math.floor(Math.random() * max);

3

}

4

5

for(let i = 0; i < 10; i++) {

6

  console.log(max_random_number(Number.MAX_SAFE_INTEGER).toString(36));

7

}

8

/* Outputs:

9

1tr84s6c2sl

10

1yj4varyoj7

11

1zdg9nn0z6r

12

lubrjj1zih

13

13tt2n5vw9t

14

1mv6sctjgf

15

yx3fhnznhf

16

1wj4mdcrqb9

17

26sir75af2r

18

qdv9xv800t

19

*/

E se você quiser strings alfanuméricas ainda maiores e quiser que elas tenham um comprimento fixo como 40 ou 100 caracteres? Nesse caso, podemos criar um loop que continua anexando nossas strings geradas até atingirmos o comprimento desejado.

1

function max_random_number(max) {

2

  return Math.floor(Math.random() * max);

3

}

4

5

function get_random_string(length) {

6

  let random_string = '';

7

  while(random_string.length < length) {

8

   random_string += max_random_number(Number.MAX_SAFE_INTEGER).toString(36);

9

  }

10

  return random_string.substring(0, length);

11

}

12

13

console.log(get_random_string(40));

14

// Outputs: bn0nfhcsjm18ylzqrm6bo1iktka2aq7qbbl5ybki

15

16

console.log(get_random_string(100));

17

// Outputs: rdosjhthsevmk91mj9zvqexz2z0v3pe2beasbzoworanzjg3bfpf975rzfy2fmo6pmj4p69u0x80ce92jh2vljx90g6r0lzd8vb0

Pensamentos finais

Neste tutorial, aprendemos como gerar números aleatórios e strings alfanuméricas em JavaScript. Gerar inteiros aleatórios é fácil em JavaScript com a ajuda de Math.random() método. Tudo o que precisávamos fazer era dimensionar a saída para que correspondesse ao intervalo desejado. Você também pode considerar o uso do getRandomValues() método se você quiser que seus números aleatórios sejam criptograficamente seguros.

Uma vez que sabemos como gerar números aleatórios, criar sequências alfanuméricas aleatórias é fácil. Tudo o que precisamos fazer é descobrir como converter nossos números em caracteres. Usamos duas abordagens aqui. O primeiro envolvia acessar os caracteres em um índice numérico aleatório em uma string predefinida. Essa técnica é útil se você quiser ser específico sobre os caracteres que devem ser incluídos nas sequências alfanuméricas aleatórias. A outra abordagem envolveu o uso de toString() método para converter nossos números decimais para uma base diferente. Isso envolve menos ligações para o nosso max_random_number() função.

Certamente existem muitas outras técnicas que você pode usar para gerar strings alfanuméricas aleatórias. Tudo depende de suas necessidades e de quão criativo você deseja ser com sua abordagem.