CSS中如何實現偽隨機？

老姚發表於2019-04-06
CSS隨機

今天看《CSS揭祕》，學到了一個有趣的知識點：怎麼實現偽隨機？

覺得既有趣，又有啟發，這裡記錄分享一下。

問你個問題，什麼叫隨機呢？

我們可以從相反的角度來思考，先回答什麼叫不隨機。

不隨機就是有一定規律可循，比如下圖中的顏色出現就是有規律的：

CSS中如何實現偽隨機？

從圖上可以看出紅綠藍這三種顏色，每隔六次就整體重複一遍。

上圖是我使用 CSS 實現並截圖的。這裡仔細看一下原始碼：

div:nth-child(n){
  background: red;
}
div:nth-child(2n+1){
  background: green;
}
div:nth-child(3n+2){
  background: blue;
}
複製程式碼

因為 1、2、3的最小公倍數是 6，所以顏色分佈規律的週期是 6。

這裡要強調的我們說的顏色整體分佈規律，是不考慮 CSS 層疊機制帶來的影響。

比如如下的程式碼：

div:nth-child(2n){
  background: red;
}
div:nth-child(n){
  background: green;
}
div:nth-child(3n+1){
  background: blue;
}
複製程式碼

產生如下的顏色分佈：

CSS中如何實現偽隨機？

但我們仍然可以說它的週期是 6，哪怕這裡很特殊，其最小週期是 3。

原理

如何讓顏色分佈不太有規律呢？

不太有規律，就是隨機的概念。

也就是說，你看著影像，卻一時半會找不到有啥規律。

如果只限定這三種顏色（這個前提很重要），一個可行辦法是讓最小公倍數大一些，比如說 35。

因為我們目前的 div 總共才 24 個。而整體重複週期為 35 的話，那麼這 24 個顏色其效果必然就很像隨機了。當然也只是“像”而已，所以是偽隨機。

35 的因子是 5、7。其中 5 和 7 都是素數。

素數是很好的選擇，因為是素數的整數倍，比如 5n 和 7n 在 35 之內基本沒有衝突的。

同時 5n+a 與 7n+b 發生衝突的次數也會盡可能的少。進而如果 a 與 b 也都是素數的話，衝突會更少。比如 5n+3 與 7n+5 只有在 33 處衝突。

比如這種顏色分佈：

CSS中如何實現偽隨機？

其程式碼是：

div:nth-child(n){
  background: red;
}
div:nth-child(5n+1){
  background: green;
}
div:nth-child(7n+4)
{
  background: blue;
}
複製程式碼

當然，上述效果中，預設顏色紅色太多。主要原因是每種顏色的週期內，我們只應用了一次。這裡可以相應增加頻次：

div:nth-child(n){
  background: red;
}
div:nth-child(5n+1),
div:nth-child(5n+4){
  background: green;
}
div:nth-child(7n+4),
div:nth-child(7n+6)
{
  background: blue;
}
複製程式碼

產生的效果如下：

CSS中如何實現偽隨機？

以上效果是限定在 3 種顏色之內的隨機方案。

如果允許增加其他的顏色的話，這裡我們可以增加其他素數因子即可。

應用

這種偽隨機還有其他應用嗎？

《CSS揭祕》中有兩個例子。

1.偽隨機背景

css 中可以使用線性漸變實現條紋，比如：

background: repeating-linear-gradient(90deg, 
  red, red 15px, 
  green 0, green 30px, 
  blue 0, blue 45px);
複製程式碼

效果是：

CSS中如何實現偽隨機？
也可以使用多重背景來實現：

background:
  linear-gradient(90deg, red 15px, transparent 0),
  linear-gradient(90deg, green 30px, transparent 0),
  linear-gradient(90deg, blue 45px, transparent 0);
background-size: 45px 100%;
複製程式碼

接下來我們讓顏色出現隨機些，設定背景大小為素數版的：

background-size: 41px 100%, 61px 100%, 83px 100%;
複製程式碼

效果如下，其中預設背景顏色是白色。

CSS中如何實現偽隨機？

同時也可進一步設定顏色寬度：

background:
  linear-gradient(90deg, red 11px, transparent 0),
  linear-gradient(90deg, green 23px, transparent 0),
  linear-gradient(90deg, blue 41px, transparent 0);
background-size: 41px 100%, 61px 100%, 83px 100%;
複製程式碼

具體請看其線上例子。

2 動畫組合

我們知道動畫屬性 animation 與 background 屬性一樣，也支援多套值。

而在同一個元素上應用多套動畫，我們也可讓其整體週期更大些，進而每一幀的狀態都是隨機的組合。

比如：

animation: 1s spin, .7s radius, 1.1s color, 1.3s width;
複製程式碼

CSS中如何實現偽隨機？

具體請看其線上例子。

蟬原則

通過素數增加隨機性的這種方法，書中管它叫蟬原則。

百度了一下，張鑫旭老師也介紹了：《“蟬原則”與CSS3隨機多背景隨機圓角等效果》。

大體說來，之所以叫“蟬”原則，是因為人家蟬的生命週期（主要還是爆發週期）是那種 13 或 17年的。週期又大，又是素數。這樣就能與其天敵的週期儘可能相避開（週期是一年的話，就沒法避開了？）。

最後列一下其他有用的資料。

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