Детерминированный генератор случайных чисел, привязанный к экземпляру (независимый от потока)

Question

Случайные числа здесь хорошо освещены, поэтому я буду кратким.

Я использую srand и rand для генерации некоторых детерминированных случайных чисел в симуляции. Однако при одновременном запуске нескольких симуляций в отдельных потоках отдельная последовательность запутывается и становится недетерминированной, поскольку все потоки извлекаются из одного пула. Есть ли простой способ «связать» rand для рисования из конкретного экземпляра? Или мне придется переключиться на что-то вроде Boost.Random?

Answer 1

Я настоятельно рекомендую использовать <random> или <tr1/random> для мелкозернистого доступа к высококачественным классам PRNG, которые вы можете создавать по одному в каждом потоке с полным контролем над их семенами и, следовательно, их последовательностью случайных чисел.

Answer 2

Ваш компилятор, скорее всего, уже имеет что-то очень похожее на Boost.Random.

C ++ 0x включает заголовок <random>, основанный на Boost.Random (с некоторыми изменениями здесь и там).

До этого TR1, набор "полустандартных" библиотек, был также доступен для большинства компиляторов, который содержит почти одинаковый заголовок <random>.

Answer 3

В Linux rand_r является реентерабельной версией rand, но это довольно слабый PRNG, поэтому может потребоваться использовать что-то из семейства функций *rand48_r.

rand_s является реентерабельной версией rand для Windows, но, поскольку ее состояние - беззнаковое целое, оно также должно быть довольно слабым.

Короче говоря, вам, вероятно, лучше с Boost.Random.

Answer 4

Вы можете использовать этот код, сохраняя структуру rnd_state для каждого из потоков.Вы можете инициализировать rnd_state с rand().Это просто идея, и это разумный ГСЧ.

Из исходного кода ядра Linux (random32.c)

значения в rnd_state должны быть инициализированы следующим образом: s1> 1, s2> 7, s3> 15.

В статье утверждается, что это максимально равномерно распределенный комбинированный генератор Tausworthe, основанный на коде из научной библиотеки GNU 1.5 (30 июня 2004 г.)

struct rnd_state {
    u32 s1, s2, s3;
};

static u32 __random32(struct rnd_state *state)
{
#define TAUSWORTHE(s,a,b,c,d) ((s&c)<<d) ^ (((s <<a) ^ s)>>b)

    state->s1 = TAUSWORTHE(state->s1, 13, 19, 4294967294UL, 12);
    state->s2 = TAUSWORTHE(state->s2, 2, 25, 4294967288UL, 4);
    state->s3 = TAUSWORTHE(state->s3, 3, 11, 4294967280UL, 17);

    return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3);
}

Academia: http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme.ps

Answer 5

Документация для моей библиотеки случайных чисел C ++, RandomLib, содержит иллюстрацию использования потоков параллельных чисел в OpenMP;см. http://randomlib.sourceforge.net/html/parallel.html. Возможно, вы сможете адаптировать идеи, представленные там, к вашему приложению.

Answer 6

В стандартную библиотеку добавляется куча PRNG. Другой вариант - предварительно создать большой пул чисел для каждого потока, а затем выдавать их по одному за раз.