Question

我在几个地方使用随机数，并且通常在需要时构建随机数生成器。目前我使用Marsaglia Xorshift算法将其与当前系统时间一起播种。现在我对这个策略有些怀疑：如果我使用几个生成器，则生成器之间的数字的独立性（随机性）取决于种子（相同的种子相同的数字）。因为我使用时间（ns）作为种子，并且因为这个时间改变了，但是我想知道仅使用一个奇异发生器并且例如是否更好。使其成为单身人士。这会增加随机数质量吗？

编辑：不幸的是，c ++ 11还不是一个选项

编辑：更具体一点：我并不是说单身人士可以提高随机数质量，而是只使用一个发电机并播种。否则，我必须确保不同发电机的种子是独立的（随机的）。极端的例子：我种下两个具有完全相同数字的发电机 - ＆gt;他们之间没有随机性

Answer 1

假设您有几个变量，每个变量都需要是随机的，独立于其他变量，并且会定期使用来自某个随机生成器的新随机值重新分配。这种情况经常发生在蒙特卡洛分析和游戏中（尽管游戏的严谨程度远低于蒙特卡洛）。如果存在完美的随机数生成器，则可以使用它的单个实例化。将 n ^th伪随机数从生成器分配给变量 x ₁，下一个随机数变为< em> x ₂， x ₃旁边，等等，最终回到变量 x < / em> ₁在下一个周期。周围。这里存在一个问题：当使用这种方式时，太多的PRNG未通过独立性测试而无法通过独立性测试，有些甚至会对单个序列进行随机性测试失败。

我的方法是使用单个PRNG生成器作为一组自包含PRNG的 N 实例的种子生成器。后面这些PRNG的每个实例都提供一个变量。通过自包含，我的意思是PRNG是一个对象，状态在实例成员而不是静态成员或全局变量中维护。种子生成器甚至不需要来自与其他 N PRNG相同的族。在多个线程同时尝试使用种子生成器的情况下，它只需要是可重入的。但是，在我的使用中，我发现最好在线程开始之前设置PRNG，以保证可重复性。这是一次运行，一次执行。蒙特卡罗技术通常需要数千次执行，可能更多，甚至更多。使用蒙特卡罗，重复性至关重要。因此需要另一个随机种子生成器。这个种子生成器用于为变量生成 N 生成器。

重复性很重要，至少在蒙特卡罗世界是这样。假设长蒙特卡罗模拟的运行编号10234导致一些大的故障。很高兴看到世界上发生了什么。这可能是一个统计侥幸，它可能是一个问题。问题在于，在典型的MC设置中，仅记录最少的数据，足以用于计算统计数据。要查看运行编号10234中发生的情况，需要重复该特定情况，但现在记录所有内容。

Answer 2

每当客户端相互关联且代码需要“独立”随机数时，您应该使用随机生成器类的相同实例。

当客户端不相互依赖时，您可以使用随机生成器类的不同对象，并且它们是否接收相同的数字并不重要。

请注意，对于测试和调试，能够再次创建相同的随机数序列非常有用。因此，你不应该“随机播种”太多。

Answer 3

我不认为它增加了随机性，但它减少了每次想要使用随机生成器时创建对象所需的内存。如果此生成器没有任何特定于实例的设置，则可以创建一个单例。

Answer 4

由于我使用时间（ns）作为种子，并且由于这个时间改变了，但是我想知道仅使用一个奇异发生器并且例如是否更好。使它成为一个单身人士。

当单例不是反模式时，这是一个很好的例子。您也可以使用某种inversion of control。

这会增加随机数质量吗？

没有。质量取决于生成随机数的算法。你如何使用它是无关紧要的（假设它被正确使用）。

要编辑：您可以创建某种容器来保存RNG类的对象（或使用现有容器）。像这样：

std::vector< Rng > & RngSingleton()
{
  static std::vector< Rng > allRngs( 2 );
  return allRngs;
}

struct Rng
{
  void SetSeed( const int seen );
  int GenerateNumber() const;
//...
};

// ...
RngSingleton().at(0).SetSeed( 55 );
RngSingleton().at(1).SetSeed( 55 );
//...
const auto value1 = RngSingleton().at(0).GenerateNumber;
const auto value2 = RngSingleton().at(1).GenerateNumber;

Answer 5

工厂模式的救援。客户端永远不必担心其依赖项的实例化规则。它允许交换创建方法。反过来说，如果你决定使用不同的算法，你可以交换生成器类，客户端不需要重构。 http://www.oodesign.com/factory-pattern.html

- 编辑

添加了伪代码（抱歉，这不是c ++，自从我上次工作以来，它已经很久了）

interface PRNG{
    function generateRandomNumber():Number;
}

interface Seeder{
    function getSeed() : Number;
}

interface PRNGFactory{
    function createPRNG():PRNG;
}

class MarsagliaPRNG implements PRNG{
    constructor( seed : Number ){
        //store seed
    }

    function generateRandomNumber() : Number{
        //do your magic
    }
}

class SingletonMarsagliaPRNGFactory implements PRNGFactory{
    var seeder : Seeder;
    static var prng : PRNG;
    function createPRNG() : PRNG{
        return prng ||= new MarsagliaPRNG( seeder.getSeed() );
    }
}

class TimeSeeder implements Seeder{
    function getSeed():Number{
        return now();
    }
}

//usage:
seeder : Seeder = new TimeSeeder();
prngFactory : PRNGFactory = new SingletonMarsagliaPRNGFactory();

clientA.prng = prngFactory.createPRNG();
clientB.prng = prngFactory.createPRNG();
//both clients got the same instance.

现在最大的优势是，如果您希望/需要更改任何实现细节，则无需在客户端中进行任何更改。您可以更改播种方法，RNG算法和实例化规则，无需在任何地方触摸任何客户端。

随机数发生器：它应该用作单身吗？

5 个答案: