学习 Rust cookbook 之算法篇（algorithm）

• 原文作者：suhanyujie
• 永久链接：https://github.com/suhanyujie/rust-cookbook-note
• 博客链接：https://ishenghuo.cnblogs.com

前言

一直以来，我都沉迷于如何学好 Rust 而无法自拔，以至于“想”的时间比“做”的时间还多。chrome 上日积月累的 tab 数量，是我愈发的焦躁，当我尝试从其中一个 tab 下手时，god ，有点看不懂，我对 Rust 语法还知之甚少，于是还是无法“学习掉”那个 tab。下意识的翻到页面底部，又发现另一篇 Rust 博文，嗯！看起来很有技术含量，想学，mark 一下。。。

很不幸的，当我决定从众多 tab 中选一个来进行“消化”时，我找到了这个 Rust cookbook，它包含了 算法、命令行、数据压缩、并发、数据加密、日期和时间、编解码、错误处理、文件系统、硬件支持、内存管理、网络、操作系统、统计学、文本处理、web 服务等章节，当你学习了《Rust 编程语言》一书后，可以从更加实用的角度来学习这本 cookbook

algorithm 篇简介

第一节算法篇，主要包含生成随机数、数组排序等内容，请注意，学习这篇 Rust 笔记之前，请一定要阅读完《Rust 编程语言》。之后，再与我一同学习 Rust cookbook。

实战

教程中，教我们使用 rand::thread_rng 的 rand::Rng 方法生成随机数。每个线程都会初始化一个随机数生成器。如果是获取整数，则整数是在其类型内均匀分布的，如果是浮点数，则是在 0 和 1 但不包含 1 之前均匀分布的。接下来，编写代码

首先新建可运行的项目:

cargo new --bin cookbook
cd cookbook

在 main.rs 同级目录下新建 algorithm.rs 文件，我们采用每一章一个 mod （一个文件）的方式，写示例程序。文件目录结构如下：

├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── src
│   ├── algorithm.rs
│   └── main.rs
└── target

在 dependencies 下加入 rand crate 依赖，Cargo.toml 内容如下：

[package]
name = "cookbook"
version = "0.1.0"
authors = ["suhanyujie <suhanyujie@qq.com>"]
edition = "2018"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
rand = "0.7.3"

生成指定类型的随机数

此时命令行下运行 cargo test 时，会自动下载 rand crate 内容。接下来，可以根据 rand crate 官方文档示例，在 algorithm.rs 文件中编写一个生成一个类型为 u8 的随机数:

extern crate rand;

use rand::Rng;

pub fn gen_a_u8_num() -> u8 {
    let mut rng = rand::thread_rng();

    let n1: u8 = rng.gen();
    return n1;
}

在 main.rs 文件中进行调用该函数：

mod algorithm;

use algorithm::*;

fn main() {
    let n1 = gen_a_u8_num();
    println!("Rand num of u8 is:{}", n1);
}

代码写好了，运行一下试试 cargo run，执行成功，在终端会打印出形如 Rand num of u8 is:135 的一句话。我将源码放到了 Github 的仓库中，点击可以查看。

生成指定范围的随机数

• 在平时的业务代码中，直接获取一个随机数的场景还是比较少的，大都是以下场景：
  • 在给定的一个数组中，随机获取其中的一个
  • 获取指定范围内的随机数
• 这里我们先探讨以下如何用 Rust 生成指定范围内的随机数。rand crate 中提供了这样的 api，通过 Rng::gen_range 获取一个半开区间范围的随机值，使用方式如下：

let mut rng = rand::thread_rng();
let num = rng.gen_range(0, 100);

• 通过这种方式，即可获取一个从 0 到 100，但不包括 100 的随机数。简单地封装成 函数：

pub fn gen_random_within_range(min: isize, max: isize) -> isize {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let num = rng.gen_range(min, max);
    return num as isize;
}

• 使用命令 cargo run 即可编译通过并运行。
• 在 PHP 中，标准库函数自带了 rand 用于生成指定范围内的随机数，不仅如此，还有一个比 rand 更好的方式生成随机数 mt_rand。Rust 的 rand crate 中也提供了一个比上面 gen_range 的方式更好的生成随机数方式 Uniform。因此我们也尝试一下编写 Rust 版本的 mt_rand：

/// 用更好的方式生成指定范围内的随机数
pub fn mt_rand(min: isize, max: isize) ->isize {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let die = Uniform::from(min..max);
    let num = die.sample(&mut rng);
    num as isize
}

• 使用命令 cargo run 即可编译通过并运行。

参考资料

• https://rust-lang-nursery.github.io/rust-cookbook/algorithms
• https://rust-random.github.io/rand/rand/index.html