Какие распространенные алгоритмы используются для C rand ()? - PullRequest
Новая
       52

Какие распространенные алгоритмы используются для C rand ()?

25 голосов
/ 22 июня 2009

Я понимаю, что спецификация C не дает никакой спецификации о конкретной реализации rand(). Какие разные алгоритмы обычно используются на разных основных платформах? Чем они отличаются?

Ответы [ 4 ]

19 голосов
/ 22 июня 2009

См. Эту статью: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_random_number_generators

Это исходный код rand() glibc: 

/* Reentrant random function from POSIX.1c.
   Copyright (C) 1996, 1999, 2009 Free Software Foundation, Inc.
   This file is part of the GNU C Library.
   Contributed by Ulrich Drepper <drepper@cygnus.com>, 1996.

   The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   License as published by the Free Software Foundation; either
   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.

   The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
   Lesser General Public License for more details.

   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
   License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
   Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
   02111-1307 USA.  */

#include <stdlib.h>


/* This algorithm is mentioned in the ISO C standard, here extended
   for 32 bits.  */
int
rand_r (unsigned int *seed)
{
  unsigned int next = *seed;
  int result;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result = (unsigned int) (next / 65536) % 2048;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result <<= 10;
  result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result <<= 10;
  result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

  *seed = next;

  return result;
}

Источник: https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob_plain;f=stdlib/rand_r.c;hb=HEAD

Как видите, это просто умножение с добавлением и сдвигом. Значения тщательно выбираются, чтобы не повторять вывод для итераций RAND_MAX.

Обратите внимание, что это старая реализация, которая была заменена более сложным алгоритмом: https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob_plain;f=stdlib/random_r.c;hb=HEAD

Если ссылка не работает, Google для "glibc rand_r"

11 голосов
/ 15 августа 2009

Однажды я написал отчет по CRNG для курса дискретной математики. Для этого я разобрал rand () в msvcrt.dll: 


msvcrt.dll:77C271D8 mov     ecx, [eax+14h]
msvcrt.dll:77C271DB imul    ecx, 343FDh
msvcrt.dll:77C271E1 add     ecx, 269EC3h
msvcrt.dll:77C271E7 mov     [eax+14h], ecx
msvcrt.dll:77C271EA mov     eax, ecx
msvcrt.dll:77C271EC shr     eax, 10h
msvcrt.dll:77C271EF and     eax, 7FFFh

Так что это что-то вроде LCG (не проверено) ... 


int ms_rand(int& seed)
{
  seed = seed*0x343fd+0x269EC3;  // a=214013, b=2531011
  return (seed >> 0x10) & 0x7FFF;
}
3 голосов
/ 23 июня 2009

Область PRNG (генераторов псевдослучайных чисел) довольно обширна.

Прежде всего, вы должны понимать, что без внешнего входа (обычно физического) вы не можете получить реальный источник случайных чисел. Вот почему эти алгоритмы называются псевдослучайными : они обычно используйте начальное число для инициализации позиции в очень длинной последовательности, которая кажется случайной, но не случайной вообще.

Одним из самых простых алгоритмов является Линейный конгруэнтный генератор ( LCG ), который имеет некоторые ограничения по стоимости для обеспечения длинной последовательности и совершенно не защищен.

Другим забавным (по крайней мере для названия) является генератор Blum Blum Shub Generator ( BBS ), который является необычным для обычных PRNG, поскольку он основан на возведении в степень в модульной арифметике, обеспечивая безопасность, сопоставимую с другими алгоритмами, такими как RSA и El Gamal нарушили последовательность (также, если я не уверен насчет доказательства)

2 голосов
/ 22 июня 2009

Вы можете использовать библиотеку Boost Random для разных генераторов случайных чисел, если вам нужно что-то конкретное или более продвинутое.

Документация по Boost Random: здесь .

...