Pratikte rasgele sayı motorlarından hangisi kullanılmalıdır? std :: mt19937?

Diyelim ki C ++ <random>olanaklarını pratik bir programda kullanmak istiyorsunuz ("pratik" in bazı tanımları için - buradaki kısıtlamalar bu sorunun bir parçasıdır). Kabaca şöyle bir kod var:

int main(int argc, char **argv) {
    int seed = get_user_provided_seed_value(argc, argv);
    if (seed == 0) seed = std::random_device()();
    ENGINE g(seed);  // TODO: proper seeding?
    go_on_and_use(g);
}

Sorum şu, ne tür kullanmalısın ENGINE?

• Her zaman söylerdim std::mt19937çünkü yazmak hızlıydı ve isim tanıması vardı. Ancak bu günlerde herkes Mersenne Twister'ın çok ağır ve önbellek dostu olduğunu ve başkalarının yaptığı tüm istatistiksel testleri bile geçmediğini söylüyor.

• Söylemek isterim std::default_random_engineçünkü bu bariz "varsayılan". Ama platformdan platforma değişip değişmediğini bilmiyorum ve istatistiksel olarak iyi olup olmadığını bilmiyorum.

• Bugünlerde herkes 64-bit platformunda olduğundan, bunu en azından kullanarak olmalı std::mt19937_64üzerinde std::mt19937?

• Söylemek isterim pcg64ya da xoroshiro128saygın ve hafif göründüklerinden, ama hiç yoklar <random>.

• Ben hakkında hiçbir şey bilmiyorum minstd_rand, minstd_rand0, ranlux24, knuth_bmutlaka bir şey için iyi olmalıdır - vs.?

Açıkçası burada bazı rakip kısıtlamalar var.

• Motor gücü. ( <random>kriptografik olarak güçlü PRNG'leri yoktur, ancak yine de, standartlaştırılmış olanlardan bazıları diğerlerinden daha zayıftır, değil mi?)

• sizeof motor.

• Hızı operator().

• Ekim kolaylığı. mt19937başlaması için çok fazla durumu olduğu için doğru şekilde tohumlanması çok zordur.

• Kütüphane satıcıları arasında taşınabilirlik. Bir satıcının foo_enginebaşka bir satıcınınkinden farklı numaralar üretmesi foo_engine, bazı uygulamalar için iyi değildir. (Umarım bu belki dışında hiçbir şeyi dışlamaz default_random_engine.)

Tüm bu kısıtlamaları elinizden geldiğince tartarak, nihai "standart kütüphanenin içinde kalmak için en iyi uygulama" cevabı nedir? Sadece kullanmaya devam etmeli miyim std::mt19937yoksa ne?

C ++ Başvurusu , şu anda C ++ tarafından sağlanan tüm rasgele motorları listeler. Bununla birlikte, motor seçimi arzulanan bir şey bırakıyor (örneğin, yüksek kaliteli rastgele jeneratörler listeme bakın ). Örneğin:

• default_random_engine uygulama tanımlıdır, bu nedenle motorun uygulamanın önemsediği istatistiksel kusurlara sahip olup olmadığı bilinmemektedir.
• linear_congruential_engineDoğrusal uyumlu jeneratörler uygular. Bununla birlikte, modül asal ve çok büyük olmadıkça (en az 64 bit) kalitesiz olma eğilimindedirler. Ayrıca, modüllerinden daha fazla tohum kabul edemezler.
• minstd_rand0ve minstd_randsadece yaklaşık 2 ^ 31 tohum kabul. knuth_ba'yı sarar minstd_rand0ve Bays – Durham karıştırmasını yapar.
• mt19937ve mt19937_64eğer daha iyi başlatılmışlarsa (örneğin, sadece bir değil, std::seed_seqbirden fazla çıktı ile başlatarak) çok daha fazla tohum kabul edebilirler random_device, ancak yaklaşık 2500 bayt durum kullanırlar.
• ranlux24ve ranlux48yaklaşık 577 bit durum kullanırlar ancak yavaştırlar (bazılarını koruyarak ve diğer yalancı çıktıları atarak çalışırlar).

Bununla birlikte, C ++, rastgele özelliklerini iyileştirmek için başka bir motoru saran iki motora da sahiptir:

• discard_block_engine verilen rasgele bir motorun bazı çıkışlarını atar.
• shuffle_order_engine verilen rasgele bir motorun Bays-Durham shuffle'ını uygular.

Örneğin, bir Bays-Durham karıştır sahip olmak, diyelim ki, mümkün mt19937, ranlux24ya da bir özel linear_congruential_engineile shuffle_order_engine. Belki de sarılı motor orijinal olandan daha kaliteli. Ancak, yeni motorun istatistiksel kalitesini test etmeden tahmin etmek zordur .

Bu nedenle, bu tür testler beklemede, mt19937şimdilik C ++ standardındaki en pratik motor gibi görünüyor . Bununla birlikte, C ++ 'ın gelecekteki sürümlerine başka bir rasgele sayı motoru eklemek için en az bir önerinin farkındayım (bkz. C ++ kağıdı P2075 ).

Göre C ++ Başvurusu , default_random_engine:

Kütüphane uygulamasının nispeten rahat, yetersiz ve / veya hafif kullanım için en azından kabul edilebilir motor davranışı sağlayan bir jeneratör seçimidir .

Yani için hafif kullanım bir şey hakkında endişe, tohum olması gerekmez default_random_engineile Epoch Time (time(0))ve bu iyi yeterli olurdu;)