原创随机数生成器

 2007-5-27 11:42  3999 2 2 分类: 软件与OS

周围同学有不少学计算物理的，自然有不少人寻求关随机数生成函数，于是以易用,高效的原则写了一个随机数生成器，希望对大家有所帮助，本人初学c++,里面bug也是不少的，欢迎高手的指正^_^.

说明：
        c++/c标准库/中定义了随机数生成函数
              int rand（void）:每次调用返回【0，RAND_MAX】之间的整数；
              void srand（unsigned seed）：设置随机数种子
        库函数当然有高效，易用等优点，但是rand（）使用的是【0，2^16-1】16位算法，周期比较短（2^16),如果要在32位机上产生质量和周期比较好的随机数，还需用Schrage算法（参见丁泽军的《计算物理》[下载需打开intenet选项最后一项]），另外如果想定义多维数也是不可能的，这两点都对蒙特卡罗方法不利。
如果随机数周期要求不高 rand（）还是很不错的。

rand.h中定义了
  （1）Schrage类：
    m0引用参数m
    a0引用参数b
    b0引用参数b
    rand0（long int& seed）:利用公式Zn=a×Zn%m生成随机数。
    rand1（long int& seed）：利用公式Zn=（a×Zn+b）%m生成随机数。
     原则上定义一个Schrage类，再定义一个种子，便可生成随机数，但这样易用性比较差。

  （2）long int tmseed（int dt）函数：在当前系统时间上加dt秒生成一个种子。

  （3）randomer类模板
    静态成员rdm：   Schrage类，是所有随机数生成器的内核，默认设置为16807生成器。可以用randomer::set（）函数设置rdm的a，b，m参数，
    静态成员delta_t：可以使得每个生成器默认起始种子不同。（因为 this->seed=tmseed(delta_t++));

    randomer(T mod="1")：定义为【0，mod）区间均匀分布的T型随机数生成器，默认【0，1）。

    T mod()：      返回生成器的模；
    setmod（mod）：  设置生成器的模，设置为【0，mod）区间均匀分布的T型随机数生成器；

    setseed（long int seed）：设置随机数种子，需要从系统时间设置可用setseed（tmseed（0））；

    T rand0（void）：  内联函数，利用公式Zn=a×Zn%m生成随机数。
    T rand1（void）：  利用公式Zn=（a×Zn+b）%m生成随机数。
    T operator ()（int i="0"，bool w="0"）：利用 rand0（）[w=0时]或rand1（）[w=1时]连续执行n+1次，输出随机数（相当于用rand？（）跳过n次，再用用rand？（）输出）。

     可用（）替代rand0（）,但是执行效率会降低。
     一个randomer对应一个种子，实现seed与rdm封装，想定义多维种子定义多个randomer即可。
     除非必要，rdm内核不要更改，16807生成器毕竟是通过大量验证的。


how_to_use.cpp中为几个有关怎样使用的例子；

vc++6.0默认编译内联函数展开项是关闭的，如果需要获得较高的效率，可以用cl命令的/Ob2优化编译：
cl /Ob2 /GX 文件名.cpp

运行速度比较：
（1）若不用内联展开优化，a.rand0()执行100000000次约需18-20秒;若使用约需7-8秒，效率比较可观。
（2）直接运行
                       Zn=a*(Zn%q)-r*(Zn/q);
                       if(Zn<0)Zn+=m;   //将Zn调整为(0,m)之间的数
                   100000000次约需5秒;
（3）运行rand（）100000000次约需2秒;

测试机型：