在JavaScript中,生成随机数是一项常见的需求，广泛应用于游戏开发、数据模拟、密码学、随机抽样等多个领域，JavaScript提供了多种方法来生成随机数，每种方法都有其特定的应用场景和特点，本文将详细介绍这些方法，包括它们的基本用法、原理以及适用范围，并通过表格对比不同方法的特性，最后以FAQs形式解答常见问题。
JavaScript中最基础、最常用的随机数生成方法是Math.random()，该方法返回一个浮点数，取值范围在0到1之间（包括0，但不包括1）。Math.random()可能返回0.123456789这样的值，如果需要生成一个指定范围内的随机整数，可以结合Math.floor()或Math.ceil()函数进行转换，生成1到10之间的随机整数，可以使用Math.floor(Math.random() * 10) + 1，其中Math.random() * 10的结果在0到10之间，Math.floor()将其向下取整，再加1确保最小值为1，这种方法简单高效，适用于大多数非密码学场景。
如果需要生成更大或更小的随机数,或者浮点数范围的随机数，可以通过调整公式实现，生成0到100之间的随机浮点数，可以直接使用Math.random() * 100；生成-50到50之间的随机数，可以使用(Math.random() - 0.5) * 100，其中Math.random() - 0.5的结果在-0.5到0.5之间，乘以100后范围变为-50到50，需要注意的是，Math.random()生成的随机数是伪随机数，即由确定性算法生成的序列，虽然看起来随机，但每次运行程序时序列是固定的（除非使用种子），在需要高随机性的场景，如密码学中，Math.random()并不安全，应使用更专业的随机数生成方法。
除了Math.random()，JavaScript还提供了其他Math对象下的随机数相关方法，如Math.random()的扩展或替代方案，ES6引入了crypto.getRandomValues()方法，用于生成密码学安全的随机数，该方法接受一个TypedArray（如Uint8Array）作为参数，用随机值填充该数组，生成一个包含10个随机字节（0到255之间）的数组，可以使用const array = new Uint8Array(10); crypto.getRandomValues(array);，与Math.random()不同，crypto.getRandomValues()生成的随机数来源于操作系统或硬件的随机数生成器，具有更高的随机性和不可预测性，适用于生成安全令牌、盐值等敏感数据。
在生成随机数时,还需要考虑随机分布的问题。Math.random()生成的是均匀分布的随机数，即每个数值出现的概率相等，如果需要其他分布（如正态分布、泊松分布等），则需要更复杂的算法，生成正态分布的随机数可以使用Box-Muller变换，该算法将均匀分布的随机数转换为正态分布的随机数，以下是一个简单的实现示例：function gaussianRandom(mean = 0, stdev = 1) { let u = 1 - Math.random(); let v = Math.random(); let z = Math.sqrt(-2.0 * Math.log(u)) * Math.cos(2.0 * Math.PI * v); return z * stdev + mean; }，这种方法适用于需要模拟自然现象或统计数据的场景。
以下是JavaScript中常用随机数生成方法的对比表格：
| 方法 | 返回值类型 | 范围 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
Math.random() |
浮点数 | [0, 1) | 伪随机，非密码学安全 | 通用随机数生成，如游戏、模拟 |
Math.floor(Math.random() * n) |
整数 | [0, n) | 简单高效 | 生成指定范围的随机整数 |
crypto.getRandomValues() |
整数（数组） | [0, 2^32-1] | 密码学安全 | 安全相关场景，如令牌生成 |
| Box-Muller变换 | 浮点数 | 正态分布 | 统计模拟，自然现象建模 |
在实际应用中,选择合适的随机数生成方法需要考虑具体需求，在开发一个简单的抽奖程序时，Math.random()已经足够；而在生成用户密码重置令牌时，必须使用crypto.getRandomValues()确保安全性，还需要注意随机数的性能开销，crypto.getRandomValues()通常比Math.random()慢，因此在性能敏感的场景中应谨慎使用。
关于随机数生成的常见问题,以下是两个FAQs及其解答：
Q1: 为什么Math.random()生成的随机数每次运行程序时序列相同？
A1: Math.random()在JavaScript中是由伪随机数生成器（PRNG）实现的，其初始种子（通常基于当前时间）决定了序列，如果种子相同，序列也会相同，在大多数浏览器中，种子会基于时间自动变化，但如果需要确保每次运行序列不同，可以手动设置种子（但JavaScript标准库不支持自定义种子），对于需要更高随机性的场景，应使用crypto.getRandomValues()。
Q2: 如何生成一个不包含重复值的随机数组？
A2: 生成不重复的随机数组可以采用“洗牌算法”（如Fisher-Yates算法），首先创建一个包含所有可能值的数组，然后随机交换元素位置。function shuffle(array) { for (let i = array.length - 1; i > 0; i--) { const j = Math.floor(Math.random() * (i + 1)); [array[i], array[j]] = [array[j], array[i]]; } return array; }，使用时，先初始化数组（如[1, 2, 3, ..., n]），然后调用shuffle()即可得到随机排列且无重复的数组。
