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Zufallszahlen


Zufallszahlen werden häufig benötigt, um Vorgänge zu steuern oder beispielsweise Kennwörter zu erzeugen. Zufallsfolgen beruhen auf mathematischen Funktionen, die zwar einen chaotischen Verlauf haben, aber dennoch einer strengen Folge gehorchen, sie sind pseudozufällig. Die Zufälligkeit wird erst erzeugt, wenn der Startwert variiert. Die folgende Tabelle zeigt Funktionen zum Abruf der Zufallswerte und zum Setzen des Startwerts.

FunktionBeispielBeschreibung
srand($x)srand(100); srand ((double)microtime()*1000000);Setzt den Startwert für den Zufallsgenerator.
rand([$min],[$max])rand() => 7438 rand(0,10) => 4Gibt eine Zufallszahl zwischen 0 und 1 oder, wenn benutzt, zwischen $min und $max zurück.
getrandmax()getrandmax() => 32767Gibt die höchstmögliche Zahl an, die rand() zurückgeben kann.
mt_srand($x)mt_srand(100); mt_srand((double)microtime()*1000000);Setzt den Startwert für den Zufallsgenerator.
mt_rand([$min],[$max])mt_rand() => 322911911 mt_rand(0,10) => 7Gibt eine Zufallszahl zwischen 0 und 1 oder, wenn benutzt, zwischen $min und $max zurück.
mt_getrandmax()mt_getrandmax() => 2147483647Gibt die höchstmögliche Zahl an, die mt_rand() zurückgeben kann.


Beispiel

<?php
// PNG-Grafik definieren
header("Content-type: image/png");

$kunden = array(
    "IBM",
    "Apple",
    "Microsoft",
    "Macromedia",
    "Adobe"
    );

$zufall = mt_rand(0,count($kunden)-1);

$kunde = $kunden[$zufall];

$breite = 200;
$hoehe = 50;
$bild = imagecreate($breite, $hoehe);
$weiss = imagecolorallocate($bild, 255, 255, 255);
$schwarz = imagecolorallocate ($bild, 0, 0, 0);
imagefilledrectangle($bild, 0, 0, $breite, $hoehe, $weiss);
imagestring($bild, 4, 1, 30, "Kunde: ".$kunde, $schwarz);
imagepng($bild);
imagedestroy($bild);
?>

Hiermit lassen sich zufällig dynamisch erzeugte Signaturen realisieren, welche mithilfe der Funktionen der GD-Bibliothek in eine PNG-Datei überführt werden. Sie können gerne auch folgendes Beispiel testen:

<?php
// PNG-Grafik definieren
header("Content-type: image/png");

$zeit = date("H:i:s", time());
$datum = date("d.m.Y", time());
$ip = $_SERVER["REMOTE_ADDR"];
$breite = 200;
$hoehe = 50;
$bild = imagecreate($breite, $hoehe);
$weiss = Imagecolorallocate($bild, 255, 255, 255);
$schwarz = Imagecolorallocate ($bild, 0, 0, 0);
imagefilledrectangle($bild, 0, 0, $breite, $hoehe, $weiss);
imagestring($bild, 4, 1, 1, "Uhrzeit: ".$zeit, $schwarz);
imagestring($bild, 4, 1, 15, "Datum: ".$datum, $schwarz);
imagestring($bild, 4, 1, 30, "Deine IP: ".$ip, $schwarz);
imagepng($bild);
imagedestroy($bild)
?>

Das Beispiel erzeugt eine PNG-Datei, welche die aktuelle Uhrzeit, das Datum und die IP-Adresse des Besuchers enthält. Es eignet sich somit ebenfalls zur Erzeugung von dynamischen Signaturen.


Ziehung von Zufallszahlen ohne Wiederholung

Eine weitere Anwendung wäre es, aus einem Zahlenbereich von $min bis $max zufällig $anz Zahlen auszuwählen, ohne dass Zahlen doppelt vorkommen.{PSP}Beispiel

<?PHP
function gen_zahlen($min, $max, $anz) {
  $werte = range($min, $max);
  mt_srand ((double)microtime()*1000000);
  for($x = 0; $x < $anz; $x++) {
    $i = mt_rand(1, count($werte))-1;
    $erg[] = $werte[$i];
    array_splice($werte, $i, 1);
  }
  return $erg;
}

$zufalls_array = gen_zahlen(1, 100, 10);
echo join("-", $zufalls_array);
?>

Ausgabe
63-84-24-67-42-9-13-33-32-23

Wie Sie sehen, wurden 10 Zahlen nach dem Zufallsprinzip ermittelt, ohne das eine doppelt vorkommt.


Ziehung von Zufallseinträgen ohne Wiederholung

Nach demselben Prinzip lassen sich auch Einträge aus einem Array zufällig ausgeben, ohne dass es zu Wiederholungen kommt.

Beispiel

<?PHP
$kunden = array(
    "IBM",
    "Microsoft",
    "Adobe",
    "Macromedia",
    "Apple",
    "SAP"
    );

function gen_zufall($anz,$daten) {
  mt_srand ((double)microtime()*1000000);
  for($x = 0; $x < $anz; $x++) {
    $i = mt_rand(1, count($daten))-1;
    $erg[] = $daten[$i];
    array_splice($daten, $i, 1);
  }
  return $erg;
}

$zufalls_array = gen_zufall(3,$kunden);
echo join("-", $zufalls_array);
?>

Ausgabe
Adobe-Apple-Microsoft

Sie können die Funktion sogar zum Mischen von Arrays verwenden, indem Sie die folgende Codezeile wie folgt anpassen:

$zufalls_array = gen_zufall(count($kunden),$kunden);

Und schon erhalten Sie sämtliche Einträge des Arrays, jedoch gut vermischt.

Hinweis: Die Funktionen mit dem Präfix mt_ sollten bevorzugt werden, da sie um einiges schneller arbeiten. Sie wurden von Mersenne Twister (mt) entwickelt. Mehr erfahren Sie unter folgenden Adressen:
www.scp.syr.edu/~marc/hawk/twister.html
www.math.keio.ac.jp/~matumoto/emt.html