关于一段生成指定范围不重复随机数的TCL代码的疑问

原代码与背景 #

相关代码及myRand过程定义如下：

主代码 #

set r -1;              # Some value that definitely isn't in the sequence
for {set i 1} {$i < 31} {incr i} {
    upvar 0 fnode($i) fnod($i)
    while {$r == [set r [myRand 1 20]]} {
        # Empty body
    }
set fnod($i) $r;   # Random number is generated between 1 to 20 
}

myRand过程定义 #

proc myRand {min max} {
    set range [expr {$max - $min + 1}]
    return [expr {$min + int(rand() * $range)}]
}

疑问解答 #

1. upvar 0 fnode($i) fnod($i)的作用及未定义数组却使用upvar的问题 #

这行代码完全多余且存在逻辑错误：

• upvar 0 a b的作用是将当前作用域的变量a链接为别名b，但这里fnode($i)是数组元素格式，fnod($i)同样是数组元素格式的变量名，Tcl的upvar不支持将数组元素链接到这种格式的变量。
• Tcl的数组是动态创建的，第一次赋值时会自动生成数组，所以fnode未提前定义不影响，但这行upvar毫无意义——直接使用fnode($i)赋值即可，不需要别名。

2. 为何能保证30个随机数中有20个不重复？ #

这段代码根本无法保证该效果，原代码逻辑存在错误：

• 代码中的while循环仅确保当前生成的随机数和上一次的结果不重复，避免连续重复，但完全允许非连续的重复值。比如第一次生成1，第二次生成2，第三次仍可生成1，无法实现20个不重复的要求。
• 若要生成1-20范围内无重复的随机数，正确做法是先创建包含1-20的列表，用random shuffle打乱后取元素；若需要30个（超出范围），可循环取打乱后的列表元素。

3. 在TclTutor 3.0b6中运行报错的原因 #

报错信息bad variable name "fnod(1)": upvar won't create a scalar variable that looks like an array element的核心原因是：

• upvar默认操作标量变量，而fnod($i)带括号的格式会被Tcl识别为数组元素，upvar不允许创建这种形式的标量变量，因此抛出错误。
• 解决方法：直接删除这行upvar代码，将set fnod($i) $r改为set fnode($i) $r即可正常运行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Theoretical Physics