<random> Linux'ta aynı sayıyı üretir, ancak Windows'ta oluşturmaz

Question 1

Aşağıdaki kod, [1,100] aralığında beş sözde rastgele sayının bir listesini oluşturmayı amaçlamaktadır. Ben tohuma default_random_engineile time(0)de sistem saatini döndüren Unix zaman . Bu programı Microsoft Visual Studio 2013 kullanarak Windows 7 üzerinde derleyip çalıştırdığımda beklendiği gibi çalışıyor (aşağıya bakın). Ancak bunu g ++ derleyicisiyle Arch Linux'ta yaptığımda, garip davranıyor.

Linux'ta her seferinde 5 numara üretilecektir. Son 4 numara her yürütmede farklı olacaktır (genellikle olduğu gibi), ancak ilk numara aynı kalacaktır.

Windows ve Linux'ta 5 yürütmeden örnek çıktı:

      | Windows:       | Linux:        
---------------------------------------
Run 1 | 54,01,91,73,68 | 25,38,40,42,21
Run 2 | 46,24,16,93,82 | 25,78,66,80,81
Run 3 | 86,36,33,63,05 | 25,17,93,17,40
Run 4 | 75,79,66,23,84 | 25,70,95,01,54
Run 5 | 64,36,32,44,85 | 25,09,22,38,13

Gizeme ek olarak, bu ilk sayı Linux'ta periyodik olarak bir artar. Yukarıdaki çıktıları aldıktan sonra yaklaşık 30 dakika bekledim ve 1. sayının değiştiğini ve şimdi hep 26 olarak üretildiğini bulmaya çalıştım. Periyodik olarak 1 artmaya devam etti ve şimdi 32'de. Karşılık geliyor gibi görünüyor. değişen değeri ile time(0).

Neden ilk sayı çalıştırmalar arasında nadiren değişiyor ve sonra değiştiğinde 1 artıyor?

Kod. 5 sayıyı ve sistem saatini düzgün bir şekilde yazdırır:

#include <iostream>
#include <random>
#include <time.h>

using namespace std;

int main()
{
    const int upper_bound = 100;
    const int lower_bound = 1;

    time_t system_time = time(0);    

    default_random_engine e(system_time);
    uniform_int_distribution<int> u(lower_bound, upper_bound);

    cout << '#' << '\t' << "system time" << endl
         << "-------------------" << endl;

    for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
    {
        int secret = u(e);
        cout << secret << '\t' << system_time << endl;
    }   

    system("pause");
    return 0;
}

Question 2

İşte neler oluyor:

default_random_enginelibstdc ++ 'da (GCC'nin standart kitaplığı), minstd_rand0basit bir doğrusal uyumlu motordur:
```
typedef linear_congruential_engine<uint_fast32_t, 16807, 0, 2147483647> minstd_rand0;
```
Bu motorun rastgele sayılar üretme şekli x _{i + 1} = (16807x _i + 0) mod 2147483647'dir.
Bu nedenle, tohumlar 1'den farklıysa, o zaman çoğu zaman üretilen ilk sayı 16807 farklı olacaktır.
Bu jeneratörün aralığı [1, 2147483646] 'dır. Libstdc ++ 'nın uniform_int_distributiononu [1, 100] aralığındaki bir tamsayıya eşleme şekli esasen şudur: bir sayı üret n. Sayı 2147483600'den büyük değilse geri dönün (n - 1) / 21474836 + 1; aksi takdirde yeni bir numara ile tekrar deneyin.
Vakaların büyük çoğunluğunda nyalnızca 16807 farklı olan iki s'nin bu prosedür altında [1, 100] 'de aynı sayıyı vereceğini görmek kolay olmalıdır . Aslında, üretilen sayının her 21474836/16807 = 1278 saniye veya 21,3 dakikada bir artması beklenir ki bu, gözlemlerinizle oldukça uyumludur.

MSVC en default_random_engineolduğu mt19937bu sorunu yok ki.

Question 3

std::default_random_engineUygulama tanımlanır. Kullanın std::mt19937veya std::mt19937_64bunun yerine.

Ek olarak std::timeve ctimeişlevler çok doğru değil, <chrono>bunun yerine başlıkta tanımlanan türleri kullanın:

#include <iostream>
#include <random>
#include <chrono>

int main()
{
    const int upper_bound = 100;
    const int lower_bound = 1;

    auto t = std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch().count();

    std::mt19937 e;
    e.seed(static_cast<unsigned int>(t)); //Seed engine with timed value.
    std::uniform_int_distribution<int> u(lower_bound, upper_bound);

    std::cout << '#' << '\t' << "system time" << std::endl
    << "-------------------" << std::endl;

    for (int counter = 1; counter <= 5; counter++)
    {
        int secret = u(e);

        std::cout << secret << '\t' << t << std::endl;
    }   

    system("pause");
    return 0;
}

Question 4

Linux'ta rastgele işlev, yolun olasılıksal anlamında rastgele bir işlev değil, sözde bir rasgele sayı üretecidir. Bir tohumla tuzlanır ve bu tohuma göre, üretilen sayılar sözde rasgele ve üniform olarak dağıtılır. Linux yöntemi, popülasyonlardan gelen bilgileri kullanan belirli deneylerin tasarımında, deneyin tekrarının, girdi bilgilerinde bilinen ince ayarlarla ölçülebilmesi avantajına sahiptir. Nihai program gerçek hayat testi için hazır olduğunda, tuz (tohum), kullanıcıdan fareyi hareket ettirmesi, fare hareketini bazı tuş vuruşlarıyla karıştırması ve başlangıçtan bu yana bir miktar mikrosaniye sayımları eklemesi istenerek oluşturulabilir. son güç.

Windows rasgele sayı tohumu, fare, klavye, ağ ve günün saati sayılarının toplanmasından elde edilir. Tekrarlanamaz. Ancak bu tuz değeri, yukarıda belirtildiği gibi, bir deneyin tasarımına dahil edilirse, bilinen bir tohuma sıfırlanabilir.

Oh evet, Linux iki rastgele sayı üretecine sahiptir. Biri, varsayılan modulo 32bits ve diğeri modulo 64bit'tir. Seçiminiz, doğruluk ihtiyaçlarına ve testiniz veya fiili kullanımınız için tüketmek istediğiniz işlem süresi miktarına bağlıdır.