Shuffle Bags讓你的隨機不那麼隨機

前言

當我最初寫遊戲時，我常常使用標準Random()函數，而後寫一堆if和else條件來我得到預期結果。若是結果不太好，我會寫更多的條件進行過濾或者篩選，直到我以爲遊戲變得有趣。最近我發現有更好的方法。內置的Random類並無問題，問題是使用內置的Random類很難達到咱們的預期效果。

現實生活中，以拋硬幣爲例，時而會拋出連續屢次花或者字。那麼若是在遊戲中，可能表現爲屢次連續的暴擊或是硬直，儘管有時暴擊和硬直的機率很低，但依舊有可能連續出現，讓人感受詭異。那麼爲了解決相似的問題，前輩們想了不少種方法，好比說特殊值過濾等等。咱們今天介紹的是Shuffle Bag技術，可讓你的隨機數不那麼隨機，由你掌控。

什麼是Shuffle Bag呢？

Shuffle Bag是一項讓咱們能夠控制隨機數分佈的技術。

其主要原理爲：

• 設計一個特定分佈數值的集合。
• 把集合中數值轉載至揹包中。
• 將揹包中數值隨機打亂。
• 從揹包中以任意順序（從前日後，從後往前都無所謂）一個一個的抽取數值，抽完不放回，直到揹包爲空。
• 揹包爲空後，將數據放回，並從新打亂，以後循環利用。

不難看出，Shuffle Bag 特性以下：

1. 不會產生集合以外的數據。
2. 它仍然具備隨機性，元素出現的順序仍是隨機的。
3. 非重複抽取，若是數據集中某個元素只有一個，至多連續出現兩次。

如何實現Shuffle Bag？

原文使用C#，這裏使用Unity C#和泛型，你們能夠很方便的轉譯爲其餘語言。實現並非先把整個揹包先隨機打亂，而是每次抽取時，才進行一次隨機交換，這樣作能夠分攤性能，不至於在揹包數據較多時，打亂揹包消耗某幀過多性能。

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class ShuffleBag<T> {

    
    private List<T> data;
    private T currentItem;
    private int currentPosition = -1;

    private int Capacity { get { return data.Capacity; } }
    public int Size { get { return data.Count; } }

    public ShuffleBag(int initCapacity)
    {
        data = new List<T>(initCapacity);
    }

    public void Add(T item, int amount)
    {
        for (int i = 0; i < amount; i++)
            data.Add(item);

        currentPosition = Size - 1;
    }

    public T Next()
    {
        if (currentPosition < 1)
        {
            currentPosition = Size - 1;
            currentItem = data[0];

            return currentItem;
        }

        var pos = Random.Range(0,currentPosition);
        currentItem = data[pos];
        data[pos] = data[currentPosition];
        data[currentPosition] = currentItem;
        currentPosition--;

        return currentItem;
    }
}

　　

如何使用Shuffle Bag？

在個人項目中，我但願NPC播放受傷動畫的機率爲十分之一，而且我不但願看到他偶爾連續播放受傷動畫屢次，也不想長時間不播放受傷動畫。

  ShuffleBag<bool> hurtBag = new ShuffleBag<bool>(10);
  hurtBag.Add(false, 9);
  hurtBag.Add(true, 1);
　　//當觸發受傷時，調用如下邏輯  
    if(hurtBag.Next())
    {
      Play();
    }

　　

附錄

附上參考的原文連接 Shuffle Bags: Making Random() Feel More Random  英文好的同窗能夠直接看原文 。另外，這個原文題目有些讓人疑惑，因此個人譯文標題作了一些更改。