在内部使用双打来生成随机整数

Question

我发布了一堆开源随机数生成器on my site，包括一个正态分布的随机数生成器。要生成10-20范围内的随机整数，我会写一些类似new NormalRandomGenerator(10, 20).Next()的内容。

有人发表了这条评论：

  

只是想知道是否有必要实现“int Next（）”   术语“double NextDouble（）”，作为双重转换的int（和   反之亦然）在某些硬件上可能会非常慢，包括最近的PC   硬件，虽然我不是特别关注最新的CPU   此刻。

我相信这条评论指的是当有人在我的某个课程内部调用Next(20)时，该调用转换为类似(int)someMersenneTwister.NextDouble() * 20的内容（我不记得是否使用了舍入）

我是这样实现的，因为MT既快速又高效（尽管它有很长的随机期）。根据我的理解，这是生成随机数的标准方法 - 调用Next()，返回[0 .. 1]范围内的double，然后乘以和类型转换为int。

我的设计方面有问题吗？是否有更好的方法（更高性能，更快）生成不使用双精度的整数随机数？

对不起，如果这听起来很模糊。我不确定这里是否有问题。

Answer 1

不是你的问题的答案（因为它目前的形式IMO没有意义）。但是查看代码我发现了许多错误和其他问题：

1. 幼苗。随着时间的推移，你会在几毫秒内创建多个UniformRandomGenerator时导致种子冲突。您从System.Random。
继承了该问题
2. MersenneTwister.NextDouble质量低劣。 double有大约53个数字，你只填写了32个。差不多就像System.Random填充了31个。
3. MersenneTwister.Next(int maxValue)现在在所需的时间间隔内延伸那个糟糕的双倍。如果间隔时间长，这可能会导致强烈的偏差。 System.Random有一个非常相似的问题。
计算Next(int minValue, int maxValue) 时，
4. maxValue-minValue包含int溢出
5. NormalRandomGenerator的构造函数将平均值计算为this.Mean = ((max - min) / 2) + min;。这是一个整数除法，因此如果max-min为奇数，则会导致偏差。奇怪的选择，因为this.Mean是双重的。
6. 计算正态分布数字的代码看起来也很奇怪，但我无法帮助你，因为我不知道它应该做什么。

---

如果你想生成统一的随机整数，那就是我自己的问题的重复：Generating uniform random integers with a certain maximum，它专注于在不引入偏见的情况下有效地创建这些整数。我建议将我的答案与LukeH的答案结合起来。

Answer 2

通过缩放范围[0..1]中的double来生成随机整数很好，只要生成的double足够均匀分布即可。但是，大多数伪随机数生成器（包括Mersenne Twister）本身生成（32位无符号）整数，因此如果我们不需要使往返加倍就会很好。

如果绑定N是2的幂，我们可以先生成一个32位随机整数X并取X mod N.这可以保证产生均匀分布的结果。但是如果N不是2的幂，则采用模数会在得到的分布中产生偏差（例如，有更多的32位无符号整数，其中X mod 7为0而不是6。）如果N很小，则检测到这样的偏见需要大量生成的数字，但理论上，分布不正确。

为了生成N范围内真正均匀分布的整数，对于不是2的幂的N，我们可以求助于采样算法：首先计算M使得它是2的最小幂，大于2 N（N = 13，M = 16，依此类推）。然后生成32位整数X，计算Y = X mod M.现在，如果Y = N，则丢弃它并产生另一个，直到Y <1。 N出现了。如果底层prng是好的，预期生成的数量的数量永远不会超过2（它取决于N），并且虽然不保证循环终止，但它将以极大的概率终止。在实际应用中，你需要在循环中放置一个限制计数器，然后回退到另一种方法，以防止发生偏差的生成器。

哪种方法最快？只有剖析才能说明问题。这取决于硬件，语言和代码质量。

在Knuth的TAOCP第2部分中可以找到更全面的讨论。

Answer 3

您可以使用'Random.Next Method'：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.random.next.aspx

您将获得一个小于指定最大值的非负随机数，或者给出一个数字范围（最小值和最大值）

问候。