C++ 和 Python 实现之间的不同伪随机数答案

【问题标题】：Different pseudo random numbers between C++ and Python implementationsC++ 和 Python 实现之间的不同伪随机数
【发布时间】：2019-11-30 21:59:35
【问题描述】：

我正在尝试将 C++ 代码复制到 Python 3.6 中，但每个实现中的伪随机数序列都不同。两种实现的种子都是相同的，据我所知，两者都使用 Mersenne Twister 算法。

我做错了什么？

记住1：两个代码使用相同的种子

记住 2：据我所知，这两个代码都使用了实现相同算法 (Mersenne Twister) 的函数。

C++：

#include <random>
#include <iostream>
int main(int argc, char* argv[])
{  
    std::mt19937 gen(2);
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, 61);

    for (int n=0; n<10; ++n)
        std::cout << dis(gen) << ' ';

    return 0;
}

Python 3.6：

import numpy as np
rng = np.random.RandomState(2)
for i in range(10):
    print(str(rng.randint(0, 62)))

注意：randint 有一个独占的上限。这就是为什么我在 C++ 代码上使用 61，而在 Python 代码上使用 62。

【问题讨论】：

但是伪随机数的序列在每个实现中是不同的 -- 这不是一个特性而不是一个错误吗？
据我所知，两种实现都使用相同的算法（Mersenne Twister）。这样，一旦种子相同，结果应该是相同的。
@thc 真的吗？？？？这是我只在 Python 上得到的序列。我不明白，但我会三重检查:-)
是的，我用过：g++ temp.cpp -o temp 然后./temp 输出40 15 45 8 22 43 18 11 40 7。编译器在 OS X 上很响。
我的是 g++ (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04) 7.4.0，我真的不知道为什么它会给出不同的结果，但再次感谢你。

标签： python c++ random mersenne-twister

【解决方案1】：

您应该注意 C++ 的标准库发行版，包括 std::uniform_int_distribution，使用实现定义的算法。换句话说，这些实现可能会根据您选择的 C++ 库实现而改变，并且这些库将来可能会改变这些算法。（这与 C++ 的 随机引擎 类形成对比，例如 std::mt19937，后者确实保证从同一个种子返回相同的伪随机值。）另见 this answer。

您最好的做法是实现或找到 RNG 算法的稳定实现（例如我在 my article 中描述的算法）并实现他们提供的 transform the random numbers 方法。（在为特定应用程序选择 RNG 时需要记住一些事项；我在此处链接的第一篇文章有更多信息。）

【讨论】：

你没听懂他的回答。基本上他说，即使你使用了定义明确的mt19937，std::uniform_int_distribution 也没有严格定义，所以即使在 C++ 形式的编译器到编译器，你也可以得到不同的结果。
@carlosOst：您不仅使用了std::mt19937，还使用了std::uniform_int_distribution，这是实现定义的——它可能因C++标准库的实现而异。
相当肯定 C++ 和 Python 也使用不同的规则来初始化 Mersenne Twister 状态（这是巨大的）；在这两种情况下，您都可以将2 作为种子传递，但它会扩展到完全不同的内部状态，因此即使没有std::uniform_int_distribution 干扰，行为也会有所不同。不确定numpy的版本是否更类似于C++，但Python's built-in seed expansion algorithm is pretty different from what I can tell。

【解决方案2】：

从 RNG 到单个有界 int 并没有一种独特的方法。例如：

http://www.pcg-random.org/posts/bounded-rands.html

它有几个版本。请注意，C++ 和 Python 在这里采用不同的选项，因此您会从“相同”的 RNG 和种子中获得不同的序列。

【讨论】：