Düz JavaScript'te iyi, kısa ve hızlı bir dizi Pseudorandom sayı üreteci (PRNG) işlevi uyguladım . Hepsi tohumlanabilir ve kaliteli numaralar sağlayabilir.
Her şeyden önce, PRNG'lerinizi doğru şekilde başlatmaya özen gösterin. Aşağıdaki jeneratörlerin çoğunda (basitlik amacıyla) yerleşik tohum üretme prosedürü yoktur, ancak bir veya daha fazla 32 bit değeri PRNG'nin başlangıç durumu olarak kabul edilir . Benzer tohumlar (örneğin, 1 ve 2'nin basit bir tohumu), zayıf PRNG'lerde korelasyonlara neden olabilir, bu da çıktının benzer özelliklere sahip olmasıyla sonuçlanır (rastgele üretilen seviyeler benzerdir). Bundan kaçınmak için, PRNG'leri iyi dağıtılmış bir tohumla başlatmak en iyi uygulamadır.
Neyse ki, hash fonksiyonları kısa dizelerden PRNG'ler için tohum üretmede çok iyidir. İyi bir sağlama işlevi, iki dize benzer olsa bile çok farklı sonuçlar üretir. İşte MurmurHash3'ün karıştırma fonksiyonuna dayanan bir örnek:
function xmur3(str) {
for(var i = 0, h = 1779033703 ^ str.length; i < str.length; i++)
h = Math.imul(h ^ str.charCodeAt(i), 3432918353),
h = h << 13 | h >>> 19;
return function() {
h = Math.imul(h ^ h >>> 16, 2246822507);
h = Math.imul(h ^ h >>> 13, 3266489909);
return (h ^= h >>> 16) >>> 0;
}
}
Her bir sonraki çağrı dönüş fonksiyonu arasında xmur3bir PRNG bir tohum olarak kullanılmak üzere yeni bir "rastgele", 32-bit karma değer üretir. Bunu nasıl kullanabileceğiniz aşağıda açıklanmıştır:
// Create xmur3 state:
var seed = xmur3("apples");
// Output four 32-bit hashes to provide the seed for sfc32.
var rand = sfc32(seed(), seed(), seed(), seed());
// Output one 32-bit hash to provide the seed for mulberry32.
var rand = mulberry32(seed());
// Obtain sequential random numbers like so:
rand();
rand();
Alternatif olarak, sadece tohumu doldurmak için kukla veriler seçin ve ilk durumu iyice karıştırmak için jeneratörü birkaç kez ilerletin (12-20 iterasyon). Bu genellikle PRNG'lerin referans uygulamalarında görülür, ancak başlangıç durumlarının sayısını sınırlandırır.
var seed = 1337 ^ 0xDEADBEEF; // 32-bit seed with optional XOR value
// Pad seed with Phi, Pi and E.
// https://en.wikipedia.org/wiki/Nothing-up-my-sleeve_number
var rand = sfc32(0x9E3779B9, 0x243F6A88, 0xB7E15162, seed);
for (var i = 0; i < 15; i++) rand();
Bu PRNG işlevlerinin çıktısı, rasgele sayılar istiyorsanız, 0-1 (0 dahil, 1 özel) arasında eşdeğer bir kayan nokta sayısına dönüştürülen pozitif bir 32 bit sayı (0 ila 2 32 -1) üretir MDN ile ilgili bu makaleyiMath.random() okuyun . Yalnızca ham bitleri istiyorsanız, son bölme işlemini kaldırmanız yeterlidir.
Dikkat edilmesi gereken başka bir şey de JS'nin sınırlamalarıdır. Sayılar yalnızca 53 bit çözünürlüğe kadar tam sayıları temsil edebilir. Bitsel işlemler kullanıldığında, bu 32'ye düşürülür. Bu, 64 bit sayıları kullanan C veya C ++ ile yazılmış algoritmaların uygulanmasını zorlaştırır. 64 bit kodun taşınması, performansı önemli ölçüde azaltabilen şimler gerektirir . Basitlik ve verimlilik uğruna, sadece JS ile doğrudan uyumlu olduğu için sadece 32 bit matematik kullanan algoritmaları düşündüm.
Şimdi jeneratörlere doğru. (Tam referansları burada saklıyorum )
sfc32 (Basit Hızlı Sayaç)
sfc32 , PractRand rasgele sayı test paketinin (elbette geçtiği) bir parçasıdır . sfc32 128-bit bir duruma sahiptir ve JS'de çok hızlıdır.
function sfc32(a, b, c, d) {
return function() {
a >>>= 0; b >>>= 0; c >>>= 0; d >>>= 0;
var t = (a + b) | 0;
a = b ^ b >>> 9;
b = c + (c << 3) | 0;
c = (c << 21 | c >>> 11);
d = d + 1 | 0;
t = t + d | 0;
c = c + t | 0;
return (t >>> 0) / 4294967296;
}
}
Mulberry32
Mulberry32 32 bit devlet ile basit bir jeneratör, ama son derece hızlı ve (yazar bunun tüm testleri geçen devletler iyi kaliteye sahip gjrand test paketi ve tam 2 sahiptir 32 dönemini ama doğrulamadım).
function mulberry32(a) {
return function() {
var t = a += 0x6D2B79F5;
t = Math.imul(t ^ t >>> 15, t | 1);
t ^= t + Math.imul(t ^ t >>> 7, t | 61);
return ((t ^ t >>> 14) >>> 0) / 4294967296;
}
}
Sadece basit ama iyi bir PRNG gerekiyorsa ve milyarlarca rasgele sayıya ihtiyacınız yoksa bunu tavsiye ederim (bkz. Doğum Günü sorunu ).
xoshiro128 **
Mayıs 2018 itibariyle, xoshiro128 ** , Xighift ailesinin yeni üyesi, Vigna / Blackman (ayrıca Chrome'da kullanılan xoroshiro'u da yazdı). 128 bitlik bir durum sunan en hızlı jeneratördür.
function xoshiro128ss(a, b, c, d) {
return function() {
var t = b << 9, r = a * 5; r = (r << 7 | r >>> 25) * 9;
c ^= a; d ^= b;
b ^= c; a ^= d; c ^= t;
d = d << 11 | d >>> 21;
return (r >>> 0) / 4294967296;
}
}
Yazarlar rastgele testlerden iyi geçtiğini iddia ediyorlar ( uyarılar olsa da ). Diğer araştırmacılar, TestU01'de (özellikle LinearComp ve BinaryRank) bazı testlerin başarısız olduğunu belirtti. Pratikte, şamandıralar kullanıldığında sorunlara neden olmamalıdır (bu uygulamalar gibi), ancak ham düşük bitlere dayanarak sorunlara neden olabilir.
JSF (Jenkins'in Küçük Hızlı)
Bu JSF veya ISAAC ve SpookyHash yapan Bob Jenkins (2007) tarafından 'smallprng' . O geçer olmasa kadar hızlı SFC olarak, PractRand testleri ve oldukça hızlı olmalıdır.
function jsf32(a, b, c, d) {
return function() {
a |= 0; b |= 0; c |= 0; d |= 0;
var t = a - (b << 27 | b >>> 5) | 0;
a = b ^ (c << 17 | c >>> 15);
b = c + d | 0;
c = d + t | 0;
d = a + t | 0;
return (d >>> 0) / 4294967296;
}
}
LCG (Lehmer / Park-Miller RNG veya MCG olarak da bilinir)
LCG son derece hızlı ve basittir, ancak rasgeleliğinin kalitesi o kadar düşüktür ki, yanlış kullanım aslında programınızda hatalara neden olabilir! Yine de, Math.sinveya öneren bazı cevaplardan önemli ölçüde daha iyidir veya Math.PI! Güzel olsa da tek astarlı :).
var LCG=s=>()=>(2**31-1&(s=Math.imul(48271,s)))/2**31;
Bu uygulamaya 1988 ve 1993 yıllarında Park-Miller tarafından önerilen ve C ++ 11 olarak uygulanan minimal standart RNG denir . Devletin 31 bit olduğunu unutmayın (31 bit 2 milyar olası durum verir, 32 bit bunun iki katı verir). Bu, başkalarının değiştirmeye çalıştığı PRNG'nin çok türüdür!minstd_rand
Çalışacak, ancak gerçekten hıza ihtiyacınız yoksa ve rasgelelik kalitesini umursamıyorsanız kullanmazdım (yine de rastgele nedir?). Bir oyun reçel veya bir demo ya da bir şey için harika. LCG'ler tohum korelasyonlarından muzdariptir, bu nedenle bir LCG'nin ilk sonucunu atmak en iyisidir . Ve bir LCG kullanmakta ısrar ederseniz, bir artış değeri eklemek sonuçları iyileştirebilir, ancak muhtemelen daha iyi seçenekler olduğunda boşuna bir egzersizdir.
32 bit durum (artan durum alanı) sunan başka çarpanlar var gibi görünüyor:
var LCG=s=>()=>(s=Math.imul(741103597,s)>>>0)/2**32;
var LCG=s=>()=>(s=Math.imul(1597334677,s)>>>0)/2**32;
Bu LCG değerleri şöyledir: P. L'Ecuyer: Farklı boyutlarda ve iyi kafes yapısına sahip Doğrusal Konjügasyon Jeneratörleri tablosu, 30 Nisan 1997.