Rust：用gen_range模拟rand函数

如何解决Rust：用gen_range模拟rand函数

我正在编写一个小程序，该程序从枚举中随机选择一个条目。示例代码：

#[derive(Debug)]
enum SettlementSize {
    VILLAGE,TOWN,CITY
}

impl Distribution<SettlementSize> for Standard {
    fn sample<R: Rng + ?Sized>(&self,rng: &mut R) -> SettlementSize {
        let res = rng.gen_range(0,3);
        match res {
            0 => SettlementSize::VILLAGE,1 => SettlementSize::TOWN,2 => SettlementSize::CITY,_ => panic!("Unknown value!")
        }
    }
}

fn get_settlement_size(mut rng: impl RngCore) -> SettlementSize {
    let size: SettlementSize = rng.gen();
    size
}

现在，我当然要对其进行测试。这就是get_settlement_size采用rng值的原因。

    #[test]
    fn random_human_readable() {
        let rng = StepRng::new(1,1);
        assert_eq!("Town",get_settlement_size(rng).human_readable());
    }

不幸的是，这不起作用。当我添加一些printlns时，返回值是：

rng.gen_range(0,3);

始终为0。我将StepRng代码复制到测试模块中，以在其中添加println，然后看到next_u32和next_u64被调用。但是，稍后代码消失在UniformSampler中，这时我很难理解。我究竟做错了什么？我能否以某种方式保留可测试性（这意味着我可以在脑海中为随机设置固定结果）？

解决方法

你说得对， 很容易模拟 RngCore trait 的原始函数， 但是它们被用来避免低阶位偏差的方式和 模数计算的偏差使得模拟 RngCore 中更复杂的功能。

IMO 解决此问题的最简单方法是在使用 Rng 和要测试的代码之间放置一个层。

所以不是这样：

fn get_settlement_size(mut rng: impl RngCore) -> SettlementSize {
    let size: SettlementSize = rng.gen();
    size
}

你有

trait RngWrapper {
    fn get_settlement_size(&mut self) -> SettlementSize;
}

fn get_settlement_size(rng: &mut impl RngWrapper) -> SettlementSize {
    rng.get_settlement_size()
}

现在你的“真实”实现是这样的

impl Distribution<SettlementSize> for Standard {
    fn sample<R: Rng + ?Sized>(&self,rng: &mut R) -> SettlementSize {
        let res = rng.gen_range(0..3);
        match res {
            0 => SettlementSize::VILLAGE,1 => SettlementSize::TOWN,2 => SettlementSize::CITY,_ => panic!("Unknown value!"),}
    }
}

struct Random<'a,R: RngCore> {
    rng: &'a mut R,}

impl<'a,R> RngWrapper for Random<'a,R>
where
    R: RngCore,{
    fn get_settlement_size(&mut self) -> SettlementSize {
        self.rng.gen()
    }
}

你的模拟可能看起来像这样：

struct AlwaysTown {}

impl RngWrapper for AlwaysTown {
    fn get_settlement_size(&mut self) -> SettlementSize {
        SettlementSize::TOWN
    }
}

现在您可以测试任何使用 get_settlement_size() 的东西，但您还没有解决 Random<'_,ThreadRng>::get_settlement_size 的测试问题 - 然而，这现在是一个孤立的问题，不需要“能够设置固定结果随机”，你在你的问题中提到 - 相反，我会做一个统计测试 - 每个预期的案例都大致出现预期的次数。 如果你想要这个严谨，那么你需要一些统计数据（我不会放在这里） - 但你应该能够进行一个粗略的测试，在 99.99+% 的时间内通过。

一个完整的例子，除了 RngCore 上的统计测试，在 playground 上。

,

您可以通过自己实现RngCore特征来轻松创建模拟Rng。它仅具有4个您需要覆盖的功能，并且您可以对其中3个使用存根实现。这是一个始终返回固定值的版本：

struct ConstantRng(u64);

impl RngCore for ConstantRng {
    fn next_u32(&mut self) -> u32 {
        self.next_u64() as u32
    }
    
    fn next_u64(&mut self) -> u64 {
        self.0
    }
    
    fn fill_bytes(&mut self,dest: &mut [u8]) {
        rand_core::impls::fill_bytes_via_next(self,dest)
    }

    fn try_fill_bytes(&mut self,dest: &mut [u8]) -> Result<(),rand_core::Error> {
        Ok(self.fill_bytes(dest))
    }
}

然后您可以在测试中使用它

#[test]
fn random_human_readable() {
    let rng = ConstantRng(1);
    assert_eq!("Town",get_settlement_size(rng).human_readable());
}

如果您希望在返回的值序列上具有更大的灵活性，可以在RNG中存储值的向量，并在使用时弹出它们。

您可以在playground

上找到有效的示例