Question

我正在尝试在C＃中创建一个伪随机数生成器，在给定相同的输入集的情况下生成相同的输出。它需要快速，接受64位数字，特别重要的是允许任意一组输入。输出应该是[0和1}之间的两倍。

输入，大部分将是在应用程序生命周期内保持不变的种子值，以及一个或多个其他数值，例如x，y，z和w坐标，它们本身可能是输入int32，int64或double。

我已经尝试调整我发现的其他一些随机数生成器，但是我一直遇到大量的丛生问题，这主要是因为我不知道围绕这个主题的理论，或素数的数学属性，这似乎在大多数情况下都起作用。

我想使用此函数生成随机噪声，这些噪声将在许多其他算法内部使用，包括我自己的算法，以及Perlin噪声等标准算法。

我应该怎么做？

Answer 1

这仍然是一个非常慢的rng，但比基于Murmur3的速度快大约10倍。对每个生成的数字进行重新种类都需要花费成本，因此需要大量种子才能对结果产生非系统性影响。

更新：确实没有任何理由允许弱位，这个版本应该没有明显的模式。

class Prng
{
    const double shift3 = .125;
    const double shift9 = shift3 * shift3 * shift3;
    const double shift27 = shift9 * shift9 * shift9;
    const double shift53 = shift27 * shift27 * 2.0;
    public ulong rndlong(ulong a, ulong b, ulong c, ulong d){
        ulong e = ((a ^ (b >> 14 | b << 50)) + ((c >> 31 | c << 33) ^ (d >> 18 | d << 46)))*1911413418482053185;
        ulong f = (((a >> 30 | a << 34) ^ c) + ((b >> 32 | b << 32) ^ (d >> 50 | d << 14)))*1139072524405308145;
        ulong g = (((a >> 49 | a << 15) ^ (d >> 33 | d << 31)) + (b ^ (c >> 48 | c << 16)))*8792993707439626365;
        ulong h = (((a >> 17 | a << 47) ^ (b >> 47 | b << 17)) + ((c >> 15 | c << 49) ^ d))*1089642907432013597;
        return (e ^ f ^ (g >> 21 | g << 43) ^ (h >> 44 | h << 20)) * 2550117894111961111 +
            ((e >> 20 | e << 44) ^ (f >> 41 | f << 23) ^ (g >> 42 | g << 22) ^ h) * 8786584852613159497 +
            ((e >> 43 | e << 21) ^ (f >> 22 | f << 42) ^ g ^ (h >> 23 | h << 41)) * 3971056679291618767;
    }
    public double rnddouble(ulong a, ulong b, ulong c, ulong d)
    {
        return (double)(rndlong(a, b, c, d) >> 11) * shift53;
    }
}

Answer 2

我找到了一个解决方案，我会用，直到有人说服我为什么不这样做。

以下代码是我班级的有用摘录。第一个Generate函数可以根据您的需要进行任意数量的重载。您将输入转换为字节数组并将它们传递给私有的Generate方法，后者执行其余操作。请注意，在内部有一个对_seed的引用，它只是一个字节数组本身，是通过构造函数提供的种子值生成的。

此外，代码依赖于this MurMurHash3 algorithm，这非常快。

我已经运行了大量的迭代来检查分布，它似乎分布非常均匀，没有明显的人类明显的聚集给定的值。我在英特尔酷睿i7上大约在720毫秒内产生了一百万个值，这足以满足我的需求。我还测试了它在纹理上产生2D白噪声，噪点看起来很随机。

public double Generate(double x, double y, double z, double w)
{
    return Generate(
        _seed,
        BitConverter.GetBytes(x),
        BitConverter.GetBytes(y),
        BitConverter.GetBytes(z),
        BitConverter.GetBytes(w)
    );
}

private double Generate(params byte[][] inputs)
{
    var len = 0;
    int i;
    for(i = 0; i < inputs.Length; i++)
        len += inputs[i].Length;
    var buffer = new byte[len];
    var offset = 0;
    for(i = 0; i < inputs.Length; i++)
    {
        var bytes = inputs[i];
        Buffer.BlockCopy(bytes, 0, buffer, offset, bytes.Length);
        offset += bytes.Length;
    }
    return Hash(buffer);
}

private double Hash(byte[] bytes)
{
    var hash = new Murmur3().ComputeHash(bytes);
    var buffer = new byte[8];
    for(var i = 0; i < hash.Length; i++)
        buffer[i%8] ^= hash[i];
    var n = BitConverter.ToInt64(buffer, 0);
    if(n < 0) n = -n;
    if(n == long.MaxValue) n--;
    return n / (double)long.MaxValue;
}

来自多个64位输入的确定性随机噪声发生器？

2 个答案: