双向随机数发生器

Question

我需要PRNG不仅可以重复，而且还能够在两个方向上遍历它的内部状态。

E.g

r = prng_from_seed(seed)
r.next # => 0.12332132412
r.next # => 0.57842057177
r.next # => 0.74782915912
r.prev # => 0.57842057177
r.next # => 0.74782915912

哪种相对强大的PRNG算法具有此功能？

Answer 1

RNG具有快速对数（log2（N））向前和向后跳跃（a.k.a.leap-frog）。它们基于F. Brown的论文，“任意步幅的随机数生成”，Trans。上午。核酸研究SOC。 （1994年11月）。

相对简单的一个用于着名的MC代码MCNP，Fortran和C ++实现https://github.com/Iwan-Zotow/LCG-PLE63，虽然它不会通过像Diehard这样的测试。

在http://www.pcg-random.org/

，PCG随机的一系列更复杂但质量更好

Answer 2

使用一个简单的计数器作为种子，用next增加，用prev减少。然后使用此计数器作为另一个用于生成随机数的随机生成器的种子。

Answer 3

几乎所有PRNG都有此功能，但没有人实现过以前的状态方法。

考虑：

• 由于PRNG具有有限大小的状态，因此重复调用next（）最终将进入您之前所处的状态。

• 如果你通过对next（）进行N次调用，最终会再次到达状态，那么你总是可以通过对next（）进行N-1次调用来找到一个前任状态。

当然，在现实生活中，您需要一种更有效的方式来实现prev（）。怎么做取决于RNG，但通常不太难。

请注意，为了充分利用其状态，PRNG的设计周期尽可能大。通常所有可访问的状态都在同一个循环中。

编辑：

我应该补充一点，当人们想要在现实生活中这样做时，他们通常只使用计数器作为内部状态，并将其哈希（或用固定密钥加密）以生成每个随机数。在加密上下文中，这称为“CTR MODE”加密，可以转换。

当然，如果您这样做，那么您可以随机访问每个状态。