如何编写可重复的伪随机数生成器？ [关闭]答案

【问题标题】：How does one write a repeatable pseudo random number generator? [closed]如何编写可重复的伪随机数生成器？ [关闭]
【发布时间】：2014-03-21 12:23:02
【问题描述】：

例如：

如果rprng(seed,index) 是我的函数，那么对于任何一对(seed,index)，对于给定的(seed,index)，我应该总是得到相同的值。

例如：

rprng(4,2) = 17
rprng(4,5) = 21
rprng(4,2) = 17

【问题讨论】：

但它必须是伪随机的！
伪随机！=随机。伪随机仍然只是数学。
好吧，从头开始。你只是看起来你没有做任何研究。看看现有的不错的 PRNG，例如带进位的乘法、线性同余生成器，或者如果你能忍受的话，那就是 Mersenne twister。你怎么了？您不应该自己创建一个好的、原始的 PRNG，事实上您可能不应该尝试。此外，您的符号不寻常。 PRNG 通常被认为是流而不是随机访问，即prng(state) 返回下一个数字并改变状态，像prng(seed, i)（通常称为skip）这样的函数要么不存在，要么是次要的。
使用散列函数。我会使用 SipHash（可能轮数更少），以种子为键，索引为消息。
@delnan，PRNG 通常被作为流来讨论是非常正确的，而 John 所要求的那种特性是不存在的或次要的。这就是为什么约翰可能进行了研究但没有找到他需要的东西。在某些重要领域（如程序纹理），对 PR 编号的“随机访问”（混淆使用术语）很重要：或者换句话说，PRNG 需要是无状态的，以便我们可以重新计算 random(a1, a2, ... a) 在许多不同的线程上，在许多显示帧上，并且始终获得一致的结果。

标签： c++ objective-c c random

【解决方案1】：

一个简单的想法是使用一个非常彻底的 PRNG，以使seed、seed+1、seed+2... 生成的值是可接受的随机值。例如：

#include <random>

unsigned prng(unsigned seed, unsigned index)
{
  thread_local std::mt19937 engine;  // or a different engine
  engine.seed(seed + index);

  return engine();
}

也可以查看这个帖子：https://mathoverflow.net/questions/104915/pseudo-random-algorithm-allowing-o1-computation-of-nth-element

【讨论】：

实际上，从顺序播种的 PRNG 中获取第 0 个随机数通常是不可接受的随机数。请参阅“我不能只使用具有不同种子值的随机数生成器吗？”下的blogs.unity3d.com/2015/01/07/…。正是在哪里解决了这种“常见的误解”，并证明了糟糕的结果。当大多数 PRNG 的设计目的不是以这种方式使用时，您如何找到“如此彻底”的 PRNG？但是，您在 mathoverflow.net 上链接到的问题确实有很好的答案：使用（好的）散列或 LFSR。
@LarsH 非常有趣的评论。也许 Mersenne Twister 的单值构造函数执行简单（某种）热身（例如stackoverflow.com/a/15509942/3235496 和 cmets）这一事实可以缓解这样的问题（？）
也许吧。这将是值得测试的。一个测试是将以此方式生成的前 65536 个值绘制为 256x256 网格上的灰度值。另一种是在以这种方式生成的前65536个坐标对处画一个白点。（也来自blogs.unity3d.com/2015/01/07/…）

【解决方案2】：

使用 srand(seed) 并且随后对 myval=rand() 的所有使用都是伪随机的。我经常使用这种方法，因为它是从任何给定种子中获取相同值的最简单方法。

【讨论】：

【解决方案3】：

int rprng(int seed, int index){
    srand(seed);
    while(index-- >0)
        rand();
    return rand();
}

【讨论】：

虽然这是正确的，但时间复杂度是 O(index)，即线性。当有好的恒定时间算法可供选择时，为什么要使用效率低下的算法？见mathoverflow.net/questions/104915/…