隨機數（我指的是偽隨機數）是透過顯式或隱式的狀態來生成的。這意味著在 Haskell 中，隨機數的使用（透過 System.Random庫）是伴隨著狀態的傳遞的。

大部分需要獲得幫助的人都有指令式程式設計的背景，因此，我會先用命令式的方式，然後再用函式式的方式來教大家在 Haskell 中使用隨機數。

任務

我會生成滿足以下條件的隨機列表：

列表長度是 1 到 7

列表中的每一項都是 0.0 到 1.0 之間的浮點數

命令式

在 IO monad 中有一個全域性的生成器，你可以初始化它，然後獲取隨機數。下面有一些常用的函式：

setStdGen :: StdGen -> IO ()

初始化或者設定全域性生成器，我們可以用 mkStdGen來生成隨機種子。因此，有一個很傻瓜式的用法：

setStdGen (mkStdGen 42)

當然，你可以用任意的 Int來替換 42。

其實，你可以選擇是否呼叫 setStdGen，如果你不呼叫的話，全域性的生成器還是可用的。因為在 runtime 會在啟動的時候用一個任意的種子去初始化它，所以每次啟動的時候，都會有一個不同的種子。

randomRIO :: (Random a) => (a,a) -> IO a

在給定範圍隨機返回一個型別為 a的值，同時全域性生成器也會更新。你可以透過一個元組來指定範圍。下面這個例子會返回 a到 z之間的隨機值（包含 a和 z）：

c <- randomRIO ("a", "z")

a可以是任意型別嗎？並非如此。在 Haskell 98 標準中， Random庫只支援 Bool, Char, Int, Integer, Float, Double（你可以自己去擴充套件這個支援的範圍，但這是另外一個話題了）。

randomIO :: (Random a) => IO a

返回一個型別為 a的隨機數（ a可以是任意型別嗎？看上文），全域性的生成器也會更新。下面這個例子會返回一個 Double型別的隨機數：

x <- randomIO :: IO Double

隨機數返回的範圍由型別決定。

需要注意的是，這些都是 IO 函式，因此你只可以在 IO 函式中使用它們。換句話說，如果你寫了一個要使用它們的函式，它的返回型別也會變成是 IO 函式。

舉個例子，上面提到的程式碼片段都要寫在 do block中。這只是一個提醒，因為我們想要用命令式的方式來生成隨機數。

下面這個例子展示如何在 IO monad 中完成之前的任務：

import System.Randommain = do setStdGen (mkStdGen 42) -- 這步是可選的，如果有這一步，你每一次執行的結果都是一樣的，因為隨機種子固定是 42 s <- randomStuff print srandomStuff :: IO [Float]randomStuff = do n <- randomRIO (1, 7) sequence (replicate n (randomRIO (0, 1)))

純函式式

你可能有以下原因想知道如何用函式式的方式生成隨機數：

你有好奇心

你不想用 IO monad

因為一些併發或者其他原因，你想幾個生成器同時存在，共享全域性生成器不能解決你的問題

實際上，有兩種方法來用函式式的方式去生成隨機數：

從 stream（無限列表） 中提取隨機數

把生成器當成函式引數的一部分，然後返回隨機數

這裡有一些常用的函式用來建立生成器和包含隨機數的無限列表。

mkStdGen :: Int -> StdGen

用隨機種子建立生成器。

randomRs :: (Random a, RandomGen g) => (a, a) -> g -> [a]

用生成器生成給定範圍的無限列表。例子：用 42作為隨機種子，返回 a到 z之間包含 a和 z的無限列表：

randomRs ("a", "z") (mkStdGen 42)

型別 a是隨機數的型別。型別 g看起來是通用的，但實際上它總是 StdGen。

randoms :: (Random a, RandomGen g) => g -> [a]

用給定的生成器生成隨機數的無限列表。例如：用 42作為隨機種子生成 Double型別的列表：

randoms (mkStdGen 42) :: [Double]

隨機數的範圍由型別決定，你需要查文件來確定具體範圍，或者直接用 randomRs。

注意，這些都是函式式的 —— 意味著這裡面沒有副作用，特別是生成器並不會更新。如果你用一個生成器去生成第一個列表，然後用相同的生成器去生成第二個列表…

g = mkStdGen 42a = randoms g :: [Double]b = randoms g :: [Double]

猜猜結果，由於透明引用，這兩個列表的結果是一樣的！（如果你想用一個隨機種子來生成兩個不同的列表，我等下告訴你一個方法）。

下面一種方法來完成建立 1到 7的隨機列表：

import System.Randommain = do let g = mkStdGen 42 let [s] = take 1 (randomStuff g) print srandomStuff :: RandomGen g => g -> [[Float]]randomStuff g = work (randomRs (0.0, 1.0) g)work :: [Float] -> [[Float]]work (r:rs) = let n = truncate (r * 7.0) + 1 (xs, ys) = splitAt n rs in xs : work ys

除了必要的列印操作外，這是純函式式的。它用生成器生成了無限列表，然後再用這個無限列表來生成另一個無限列表作為答案，最後取第一個作為返回值。

我這樣做是因為儘管我們今天的人物是生成一個隨機數，但你通常會需要很多個，我希望這個例子可以對你有點幫助。

上面的程式碼的工作原理是：用一個生成器，建立一個包含 Float的無限列表。擷取第一個值，並擴大這個值到 1到 7，然後用剩下的列表來生成答案。換句話說，把輸入的列表分成 (r:rs)， r決定生成列表的長度（ 1到 7）， rs之後會被計算答案。

split :: (RandomGen g) => g -> (g, g)

用一個隨機種子建立兩個不同的生成器，其他情況下重用相同的種子是不明智的。

g = mkStdGen 42(ga, gb) = split g-- do not use g elsewhere

如果你想建立多餘兩個的生成器，你可以對新的生成器中的其中一個使用 split：

g = mkStdGen 42(ga, g") = split g(gb, gc) = split g"-- do not use g, g" elsewhere

我們可以用 split來獲得兩個生成器，這樣我們就可以產生兩個隨機列表了。

c <- randomRIO ("a", "z")0

它把生成器分成兩個，然後產生兩個列表。

我在主程式中硬編碼了隨機種子。正常情況下你可以在其他地方獲取隨機種子 —— 從輸入中獲取，從檔案中獲取，從時間上獲取，或者從某些裝置中獲取。

這些在主程式中都是 do-able 的，因為它們都可以在 IO monad 中訪問。

你也可以透過 getStdGen獲取全域性生成器：

c <- randomRIO ("a", "z")1