Question

可能重复：
How does a random number generator work?

我正在寻找C / C ++中随机数生成器的内部实现。基本上我很想知道调用rand（）时究竟发生了什么。在所有机器都遵循一定的指令后，它怎么能是随机的！
编辑：想知道如何在C / C ++中实现一个。

Answer 1

它们是伪随机数字生成器，而不是真正随机的生成器。这通常是好的事情，因为它允许您更容易地在涉及“随机”数字的情况下重现错误。

您可以获取随机数生成器，例如在Linux下读取/dev/random，但通常不包含C库的正常数据生成器。

最简单的是线性同余生成器，其中：

n(x+1) = n(x) * A + C modulo M

适当选择A，C和M的值。

Wikipedia's page on LCGs给出了各种实现使用的一些示例值。例如，其中列出的glibc a = 1103515245, c = 12345, m = 2^31就有static unsigned int seed = 1; void srand (int newseed) { seed = (unsigned)newseed & 0x7fffffffU; } int rand (void) { seed = (seed * 1103515245U + 12345U) & 0x7fffffffU; return (int)seed; }，所以这很简单：

/dev/random

除此之外：glibc实现中仍然有这个生成器（称为Type 0生成器），但它也有一个更高级的三项式生成器，它（可能）更好。

还有更复杂的（如梅森捻线机）具有更长的周期时间（开始重复之前的时间）。

任何真正随机的生成器必须使用真正的随机输入源，这就是/dev/urandom有时会阻塞（“等待熵”）的原因，而{{1}}则不会。

“真正”的随机来源可能会受到按键之间的时间间隔，数据输入的数据，网络数据包的内容，磁盘I / O模式，ICMP响应通过网络返回所花费的时间以及各种其他因素的影响。奇妙的，主要是非确定性的东西。

除非你非常重视加密，否则正常的随机数生成器就可以了。

Answer 2

正如我在评论中所说，RAM机器的随机生成器并非真正随机，它们是pseudo-random。

您可以随时查看java.util.Random的java源代码。

具体来说 - 方法next(int bits)就是你要找的。

protected int next(int bits) {
      long oldseed, nextseed;
      AtomicLong seed = this.seed;
      do {
            oldseed = seed.get();
            nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
      } while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));
      return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
}

（*）这个答案适合该问题的先前版本，该版本被标记为java并且没有专门针对C ++。

Answer 3

这是一个简单的伪随机算法：

//generates pseudo random series of numbers 0...RAND_MAX - 1 with uniform distribution, starting with 0

static const int A = 15342; // any number in (0, RAND_MAX)
static const int C = 45194; // any number in [0, RAND_MAX)
static const RAND_MAX = 100000;

int rand()
{
    static int prev = 0; //seed. any number in [0, RAND_MAX)
    prev = ( prev * A + C ) % RAND_MAX;
    return prev;
}

您可以在此处阅读更多内容：http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator

Answer 4

我认为numerical recipies book将是一个很好的起点。

随机数发生器的实现

4 个答案: