背景

以前に sample と rand についてベンチマークを比較した記事を書きましたが、いくつか見直すべき点があったため改めて投稿したいと思います。

検証

`Kernel.#rand` より `Random.rand`

前記事では Random.rand と言いながら Kernel.#rand（つまり単に rand）を混同して使っていました。
なので改めて以下のように Kernel.#rand と Random.rand を比較してみます。

num = 10000
count = 1000000

Benchmark.bm 20 do |r|
  r.report 'Kernel.#rand' do
    count.times do
      rand(num)
    end
  end

  r.report 'Random.rand' do
    count.times do
      Random.rand(num)
    end
  end
end

結果

                           user     system      total        real
Kernel.#rand           0.190434   0.000193   0.190627 (  0.190932)
Random.rand            0.084481   0.000194   0.084675 (  0.084819)

Random.rand のほうが2倍以上高速でした。

`range` より `+1`

rand の引数には Range オブジェクトを受け取ることが出来ますが、1以上10000以下のような範囲なら 1..10000 の Range より 10000 の Ingeger を与えて +1 するほうが高速です（rand(10000) は 0〜9999 の値をランダムで返すため）。

Benchmark.bm 20 do |r|
  r.report 'Random.rand(range)' do
    num.times do
      Random.rand(range)
    end
  end

  r.report 'Random.rand(+1)' do
    num.times do
      Random.rand(10000) + 1
    end
  end
end

結果

                           user     system      total        real
Random.rand(range)     0.243092   0.000319   0.243411 (  0.244819)
Random.rand(+1)        0.084825   0.000072   0.084897 (  0.085032)

3倍近く早くなってます。

結果

以上を踏まえて Array#sample も加えてベンチマークを取ってみます。

num = 10000
range = (1..num)
array = range.to_a
count = 1000000
　
Benchmark.bm 20 do |r|
  r.report 'Array#sample' do
    count.times do
      array.sample
    end
  end

  r.report 'Kernel.#rand(range)' do
    count.times do
      rand(range)
    end
  end

  r.report 'Kernel.#rand(+1)' do
    count.times do
      rand(num) + 1
    end
  end

  r.report 'Random.rand(range)' do
    count.times do
      Random.rand(range)
    end
  end

  r.report 'Random.rand(+1)' do
    count.times do
      Random.rand(num) + 1
    end
  end
end

結果

                           user     system      total        real
Array#sample           0.143643   0.000186   0.143829 (  0.144033)
Kernel.#rand(range)    0.137866   0.000146   0.138012 (  0.138163)
Kernel.#rand(+1)       0.194007   0.000154   0.194161 (  0.194374)
Random.rand(range)     0.244600   0.000151   0.244751 (  0.244960)
Random.rand(+1)        0.086753   0.000071   0.086824 (  0.086926)

結果的には Random.rand に +1 するのが予想通り最速でしたが、Array#sample もそこまで遅いわけではないようです。
また、Range オブジェクトを渡す場合は Random.rand より Kernel.#rand のほうが速いというのは意外でした。もし1始まり以外の範囲を使いたい場合は Kernel.#rand を使っても良さそうです。それと range.to_a はループの度にやると非常に遅いので事前に用意しておくのが重要です。

最後に

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