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随机性

概率科学概念

随机性（Randomness）是偶然性的一种形式，具有某一概率的事件集合中的各个事件所表现出来的不确定性。对于一个随机事件可以探讨其可能出现的概率，反映该事件发生的可能性的大小。

简介
随机性这个词是用来表达目的、动机、规则或一些非科学用法的可预测性的缺失。一个随机的过程是一个不定因子不断产生的重复过程，但它可能遵循某个概率分布。
术语随机经常用于统计学中，表示一些定义清晰的、彻底的统计学属性，例如缺失偏差或者相关。随机与任意不同，因为“一个变量是随机的”表示这个变量遵循概率分布。而任意在另一方面又暗示了变量没有遵循可限定概率分布。
随机性在自然科学和哲学上有着重要的地位。
特点
具有随机性的事件有以下一些特点：①事件可以在基本相同的条件下重复进行，如以同一门炮向同一目标多次射击。只有单一的偶然过程而无法判定它的可重复性则不称为随机事件。②在基本相同条件下某事件可能以多种方式表现出来，事先不能确定它以何种特定方式发生，如不论怎样控制炮的射击条件，在射击前都不能毫无误差地预测弹着点的位置。只有唯一可能性的过程不是随机事件。③事先可以预见该事件以各种方式出现的所有可能性，预见它以某种特定方式出现的概率，即在重复过程中出现的频率，如大量射击时炮弹的弹着点呈正态分布，每个弹着点在一定范围内有确定的概率。在重复发生时没有确定概率的现象不是同一过程的随机事件。
假设现实世界中有必然发生的事件，也有根本不可能出现的事件，随机事件是介于必然事件与不可能事件之间的现象和过程。自然界、社会和思维领域的具体事件都有随机性。宏观世界中必然发生的、确定性的事件在其细节上会带有随机性的偏离。微观世界中个别客体的运动状态都是随机性的。物质生产中产品的合格与否，商品的价格波动，科学实验中误差的出现，信息传递中受到的干扰等，也往往是随机性的。对随机事件、随机变量、随机抽样、随机函数的研究是现代数学的概率论与数理统计的重要内容，并被广泛应用于自然科学、社会科学和工程技术中。
对于一个随机事件可以探讨其可能出现的概率，反映该事件发生的可能性的大小。大量重复出现的随机事件则表现出统计的规律性。统计规律是大量随机现象的整体性规律，它支配着随机性系统的状态。
随机性测试方法
1.频数测试：测试二进制串行中，“0”和“1”数目是否近似相等。如果是，则串行是随机的。
2.块内频数测试：目的是确定在待测串行中，所有非重叠的长度为M位的块内的“0”和“1”的数目是否表现为随机分布。如果是，则串行是随机的。
3.游程测试：目的是确定待测串行中，各种特定长度的“0”和“1”的游程数目是否如真随机串行期望的那样。如果是，则串行是随机的。
4.块内最长连续“1”测试：目的是确定待测串行中，最长连“1”串的长度是否与真随机串行中最长连“1”串的长度近似一致。如果是，则串行是随机的。
5.矩阵秩的测试：目的是检测待测串行中，固定长度子串行的线性相关性。如果线性相关性较小，则串行是随机的。
6.离散傅里叶变换测试：目的是通过检测待测串行的周期性质，并与真随机串行周期性质相比较，通过它们之间的偏离程度来确定待测串行随机性。如果偏离程度较小，串行是随机的。
7.非重叠模板匹配测试：目的是检测待测串行中，子串行是否与太多的非周期模板相匹配。太多就意味着待测串行是非随机的。
8.重叠模板匹配测试：目的是统计待测串行中，特定长度的连续“1”的数目，是否与真随机串行的情况偏离太大。太大是非随机的。
9.通用统计测试：目的是检测待测串行是否能在信息不丢失的情况下被明显压缩。一个不可被明显压缩的串行是随机的。
10.压缩测试：目的是确定待测串行能被压缩的程度，如果能被显著压缩，说明不是随机串行。
11.线性复杂度测试：目的是确定待测串行是否足够复杂，如果是，则串行是随机的。
12.连续性测试：目的是确定待测串行所有可能的位比特的组合子串出现的次数是否与真随机串行中的情况近似相同，如果是，则串行是随机的。
13.近似熵测试：目的是通过比较位比特串与位比特串在待测串行中出现的频度，再与正态分布的串行中的情况相对比，从而确定随机性。
14.部分和测试：目的确定待测串行中的部分和是否太大或太小。太大或太小都是非随机的。
15.随机游走测试：目的是确定在一个随机游程中，某个特定状态出现的次数是否远远超过真随机串行中的情况。如果是，则串行是非随机的。
16.随机游走变量测试：目的是检测待测串行中，某一特定状态在一个游机游程中出现次数与真随机串行的偏离程度。如果偏离程度较大，则串行是非随机的。
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