构造随机函数的目标是建造性能优良的随机函数，该函数能够生成性能优良的随机数组。

基本方案：

　　组织一些数据，处理好后备用，每次函数调用输出一个数据，数据用完了再次组织数据处理好继续下去

。函数也要设置初值，但初值不是种子，它能起到控制作用。

基本原理：

　　理论基础是热力学第二定律——熵增加原理，当我们以多种方式影响数组的序列时，数组将向着更加

混乱的方向发展而不可能相反。首先组成数组的元素是均匀的每种元素地位是均等的，如果有缺员或某元素

过多或过少那都不行，都不能生成优良的随机数。其次是改变这些元素的排列，数组初始排列是什么样都没

有关系的，这可以利用现有的随机函数来实现，这里随机排序是重要的工具，随机排序就是让数组内的元素

位置随机的交换，一般可以用循环来完成，例如长度为N的数组，用一个循环变量 i，从头到尾的循环，另

外随机的在N中选择一个位置，用这个位置的元素和第 i个元素进行交换，这样循环一次每个元素都被交换

了，交换完成后新的顺序建立了，生成了新的数组。从N中选择位置的操作可以用某个随机函数来完成，也

可以拼凑一些随机性较强的变数来完成。一遍随机排序不理想可以进行多遍，一般借助于优秀的随机函数一

遍就够了，这样子就生成了一个长度为N的数组。道理是这样实际操作却复杂多了，且看下面：

　　将组成随机数组的元素准备好，并利用随机排序等数学手段使其分布均匀，使其趋近于自然状态下的均

匀分布，然后再一个一个输出这些数据。这里称组成数组的所有元素组成的小数组为单元数组，例如常用的

数组可能是字节数组，字数组或双字数组，这里主要讨论字节数组，因为别的数组都可用它来组合。字节数

组的单元数组就是0-255共计256个元素，现在的问题是，需要多少素材利用随机排序才能达到目的，我们

以单元数组来组成素材，这样容易在数量上达到均匀，显然单元数组用少了是不行的，举例说明例如就用两

个单元数组，经过随机排序后可以输出函数值了，但是这样的结果是不可能连续输出三个一样的元素，这就

和现实偏离了，通过数据试验和检测可以得出结论用大于512个单元数组即可满足需要，再加上有效的随机

排序就能够生成性能优良的数据了。使用其它随机函数的作用，只是参与数组序列顺序的排列，不影响任何

元素的数值，作用只是洗牌对牌的数值无影响，试验表明普通随机函数都可胜任。

　　上面介绍了，以多个最小单元构建原始数组的方法，下面的方法是用现有随机函数的序列值放到字节数

组中组成原始数组，一般常用的随机函数放在字节数组中分布都是很均匀的，实践证明数组长度太小也是不

行的通过试验找出最小达标数组的长度，将数组长度大于此值就可以了，试验表明这个数值取10000即可

，这可比上面方法的数组小多了。有了数组打乱数组的排序方法和上面是一样的就不再赘述了。

　　下面给出应用后一种方法制作的随机函数实例（C语言）。

//定义随机函数和全局变量

unsigned char SJHS(void);//随机函数

unsigned char A_[10000+1]={0};//数组

int B_1=0;//计数器

随机函数的实体部分

unsigned char SJHS(void)

{

int i,QC=10000;

int n1=127;

unsigned char ch;

if(B_1==0)

{

for(i=0;i<QC;i++)

{A_[i]=rand();}//生成原始数组

for(i=0;i<QC;i++)//随机排序 更新数组

{

n1=rand()%(QC);

ch=A_[i];

A_[i]=A_[n1];

A_[n1]=ch;

}

B_1=QC-1;

QC++; //取材量逐渐增大，作用是使函数周期更大

}

else

{

B_1--;

}

return A_[B_1];

}

　　函数形式很简单，很容易用其它语言实现。函数利用了C语言的随机函数rand()，使用时可以利用其设

置初值的函数srand（初值）来设置初始值。随机函数在这里只起到提供数组素材，和改变数组排序的作用

，也可以用其它随机函数来完成，肯定效果会更好，这里也证实了即便使用最简单的rand()函数也能使本

函数达到很好的效果，化腐朽为神奇。

　　本函数周期的问题，决定周期的因素有两个，储备数组取材和随机排序的激励方式，如果重复出现将产

生本函数输出的重复，也就是周期现象，为了避免这种现象，采用了取材数量是变量的方法，上面算式中的

QC++就是了，这样两者同步的机会就少多了，如果有超算应实际测量一下周期为好。

下面是用本函数生成10000000字节数据的NIST检测结果。

近似熵检测ApproximateEntropy = 0.303526

块内频率测试BlockFrequency = 0.694508

累积和测试CumulativeSums = 0.462014 , 0.710217

离散傅立叶变换测试FFT = 0.022555

频率测试Frequency = 0.418930

线性复杂度检测LinearComplexity = 0.650879

块内最长连续“1”测试 = 0.397033

非重叠模板匹配测试NonOverlappingTemplate [1] - [148]项 = 0.710217  

重叠模板匹配测试OverlappingTemplate = 0.800998

随机偏移测试RandomExcursions八点 = 

0.924882,0.876947,0.688437,0.498380,0.165862,0.379719,0.029511,0.173761

随机偏移变量测试RandomExcursionsVariant十八点 = 

0.294932,0.408295,0.486860,0.633896,0.746212,0.572653,0.640780,0.993325,0.612019,0.270

751,0.228289,0.127769,0.159240,0.087272,0.061477,0.182087,0.377224,0.588332

二元矩阵秩测试Rank = 0.959887

游程测试Runs = 0.097216

串行测试Serial = 0.398658

全局通用统计测试Universal = 0.253360

　　这是第四次测试前三次也是全部合格。

　　本函数和一般随机函数完全不同，它不是基于算式的，而是基于物理定律而生成随机数的。在加密程序

中你可以用它直接生成密钥数组，在游戏程序中使变化更加突如其来等等，相信能有很好的应用。