生成真正的随机数答案

【问题标题】：Generating Truly Random Numbers [duplicate]生成真正的随机数
【发布时间】：2012-09-30 16:17:24
【问题描述】：

可能重复：
Generating random numbers effectively

我需要在我的C++ 应用程序中生成random numbers。看了这两篇文章就知道了——

http://www.cprogramming.com/tutorial/random.html

write a c function that generates one random number, or a pair of random numbers, or a triplet of random numbers given the particular ranges

-- 可以使用srand() 和rand() 生成随机数，但在这两种情况下，根据system clock 的当前时间被用作seed。但是我在第一篇文章中读到，如果种子相同，rand() 将创建相同的随机数。因此，如果两个不同的用户同时运行我的应用程序，那么他们将拥有相同的随机数。这将毫无意义，因为我需要随机数在大多数情况下是唯一的。（我知道如果它们是随机生成的，它们就不能真正 100% 唯一）

所以我的问题是我可以创建一个不基于系统时间的随机种子吗？如果可以，为什么rand() 用相同的种子产生相同的数字，有没有办法让rand() 产生不同的数字相同的种子，还是有其他方法可以生成随机数？

【问题讨论】：

不清楚你的需求是什么，你的平台是什么。例如，在大多数 x86 平台上，您可以获得十亿分之一秒的时间测量（来自 TSC），这使得两个用户同时运行您的程序的机会实际上为零。（您的问题的确切答案在很大程度上取决于您的确切要求和您的平台。）
如果没有外部噪声源，您无法生成真正的随机数 - 您能做的最好的就是伪随机数。
Kolmogorov complexity 不可计算。
您始终可以在<random> 标头中使用更好的选项之一。
@DavidSchwartz 函数 time() 是精确的还是我需要使用其他东西？为了回答你的问题，我正在 x86(Linux) 上编写应用程序。

标签： c++ random unique

【解决方案1】：

如果不使用特殊硬件（即使那样，也值得商榷），就不会有计算机生成真正的随机数。

话虽如此；您唯一的问题是：您如何生成种子，以使两个程序不会生成相同的数字。使用当前时间作为种子的 part 是合理的，但据您了解，这还不够，因为两个程序可以同时生成它们的种子......所以您需要根据在程序之间将是独一无二的。可能性包括进程 ID（如果两个程序在同一台计算机上会有所不同），硬件 MAC 地址（如果两个程序在不同的计算机上会有所不同），或计时用户执行某项任务所需的时间（通常只要用户是人类而不是自动化，就会有所不同）。

【讨论】：

进程 ID（在 Windows/Linux 上）是从公式还是其他东西生成的？感谢您的快速回复。
进程 ID 在大多数系统上的创建是相当线性的（尽管这取决于系统，并且由于冲突/重用，最终它们的直接线性是不可能的）。但是，如果您按照@David Schwartz 的建议将 pid 用作哈希的一部分，即使它们靠近，也会导致您的种子从一个 pid 到下一个 pid 显着变化。

【解决方案2】：

根据您的具体要求，您的解决方案可能很简单：

struct timeval;
gettimeofday(&time, NULL);
srand(hash3(time.tv_sec, time.tv_usec, getpid()));

你可以使用任意三个整数散列函数，比如这个：

unsigned int hash3(unsigned int h1, unsigned int h2, unsigned int h3)
{
    return ((h1 * 2654435789U) + h2) * 2654435789U) + h3;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

除了其他答案之外，在 Linux（和其他一些 Unix）系统上，您可以从 /dev/random 或 /dev/urandom 伪设备读取几个字节（至少为您的 PNRG 播种）。另请仔细阅读random(4) 手册页（其中还解释了/dev/random 和/dev/urandom 之间的重要区别）

如果为最新的C++2011 标准（而不是以前的标准）编码，您可能会对它的<random> 标头感兴趣。然后使用最新的 GCC 编译器（例如 4.7）和 libstdc++ 库

【讨论】：

【解决方案4】：

实现真正的随机数生成器是不可能的，但有许多不错的伪随机函数实现可能会对您有所帮助：

Boost.Random：http://www.boost.org/doc/libs/1_51_0/doc/html/boost_random.html
C++11 <random> 头文件：http://www.cplusplus.com/reference/std/random/
包含rand()函数的C <stdlib.h>头文件：http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdlib/rand/

【讨论】：