引言
隨機函數算法應該是計算機史上最重要的十大算法之一吧. 而C中使用的隨機函數
#include <stdlib.h> _Check_return_ _ACRTIMP int __cdecl rand(void);
本文主要圍繞rand 函數找到G點. 就是偽隨機函數的周期值.
關於rand 源碼, 可以從Linux底層源碼 glibc中找. 看了一下大約4個文件. 算法比較復雜. 感覺很穩定.
這裡不探討隨機算法的實現. 只為了找到 隨機函數周期.
前言
現在window上測試. 測試代碼 main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define _INT_R (128)
#define _INT_FZ (10000000)
// 得到rand() 返回值, 並寫入到文件中
int getrand(long long *pcut) {
static int _cut = 0;
long long t = *pcut + 1;
int r = rand();
// 每次到萬再提醒一下
if(t % _INT_FZ == 0)
fprintf(stdout, "%d 個數據跑完了[%d, %lld]\n", _INT_FZ, _cut, t);
if(t < 0) { // 數據超標了
++_cut;
fprintf(stderr, "Now %d T > %lld\n", _cut, t - 1);
*pcut = 0; // 重新開始一輪
}
*pcut = t;
return r;
}
/*
* 驗證 rand 函數的周期
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
int rbase[_INT_R];
int i = -1, r;
long long cut = 0;
// 先產生隨機函數
while(++i < _INT_R)
rbase[i] = getrand(&cut);
// 這裡開始隨機了
for(;;) {
r = getrand(&cut);
if (r != rbase[0])
continue;
for(i=1; i<_INT_R; ++i) {
r = getrand(&cut);
if(r != rbase[i])
break;
}
// 找見了數據
if(i == _INT_R) {
printf("Now T = %lld\n", cut);
break;
}
}
system("pause");
return 0;
}
主要思路是 _INT_R 128個數重疊那我們就認為. 已經找到這個周期了.
測試結果截圖是
主要采用 Release X64 編譯. 為了檢驗上面結果是可以接受的, 將 _INT_R 改成1024 重新編譯一次.
運行結果如下:
綜合上面我們找見了 window 上 rand 函數的 G點 是
2147483776 - 128 = 214748248
2147484672 - 1024 = 2147483648
因而得到 window 上 VS2015 編譯器的 rand G點 是 2147483648.
G點在游戲中用的很多. 例如抽獎, 掉裝備, 暴擊等等.
正文
1. 在linux 上試試水
在linux上試試 測試代碼基本一樣 rand2.c 如下
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define _INT_R (1024)
#define _INT_FZ (100000000)
// 得到rand() 返回值, 並寫入到文件中
int getrand(long long *pcut) {
static int _cut = 0;
long long t = *pcut + 1;
int r = rand();
// 每次到萬再提醒一下
if(t % _INT_FZ == 0)
fprintf(stdout, "%d個數據又跑完了[%d, %lld]\n", _INT_FZ, _cut, t);
if(t < 0) { // 數據超標了
++_cut;
fprintf(stderr, "Now %d T > %lld\n", _cut, t - 1);
*pcut = 0; // 重新開始一輪
}
*pcut = t;
return r;
}
/*
* 驗證 rand 函數的周期
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
int rbase[_INT_R];
int i = -1, r;
long long cut = 0;
// 先產生隨機函數
while(++i < _INT_R)
rbase[i] = getrand(&cut);
// 這裡開始隨機了
for(;;) {
r = getrand(&cut);
if (r != rbase[0])
continue;
for(i=1; i<_INT_R; ++i) {
r = getrand(&cut);
if(r != rbase[i])
break;
}
// 找見了數據
if(i == _INT_R) {
printf("Now T = %lld\n", cut);
break;
}
}
return 0;
}
編譯命令
gcc -03 -o randc2.out rand2.c
最後運行結果, 等了 好久還是沒出來.
Linux 上的rand 函數寫的很有水准, 分布的很隨機. 總而言之這個隨機值比較大. 但一定存在的.
有興趣的可以按照上面思路優化跑一跑. 這邊Ubuntu 是虛擬機跑的慢.
2. 繼續擴展, 減小rand 返回 MAX值 試試水
修改上面 getrand 函數
// _INT_RMAX 表示隨機數范圍 [0, 100)
#define _INT_RMAX (100)
#define _INT_R (1024)
#define _INT_FZ (10000000)
// 得到rand() 返回值, 並寫入到文件中
int getrand(long long *pcut) {
static int _cut = 0;
long long t = *pcut + 1;
int r = rand() % _INT_RMAX;
// 每次到萬再提醒一下
if (t % _INT_FZ == 0)
fprintf(stdout, "%d 個數據跑完了[%d, %lld]\n", _INT_FZ, _cut, t);
if (t < 0) { // 數據超標了
++_cut;
fprintf(stderr, "Now %d T > %lld\n", _cut, t - 1);
*pcut = 0; // 重新開始一輪
}
*pcut = t;
return r;
}
添加 了 取余看是否, 影響G點 測試結果
發現G點沒有變化.
可以有推論: rand() 周期不隨著 二次 mod取余而改變.
因而可以放心 mod使用 偽隨機函數. G點還是那麼大.
3. 最後, 贈送一個常用的 [min, max] 之間的隨機函數
/*
* 返回 [min, max] 區間的隨機函數
* min : 起始位置
* max : 結束位置
* : 返回[min, max]區間之內的位置
*/
extern int random(int min, int max);
/*
* 返回 [min, max] 區間的隨機函數
* min : 起始位置
* max : 結束位置
* : 返回[min, max]區間之內的位置
*/
int
random(int min, int max) {
assert(min < max);
// 正常情況
return rand() % (max - min + 1) + min;
}
測試demo 代碼 結構如下
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <assert.h>
/*
* 返回 [min, max] 區間的隨機函數
* min : 起始位置
* max : 結束位置
* : 返回[min, max]區間之內的位置
*/
extern int random(int min, int max);
/*
* C 基礎, 使用隨機函數
*/
int main(int argc, char* argv[]) {
int min = -5, max = 5;
int i = 0;
// 開始統一 初始化種子
srand((unsigned)time(NULL));
while(i < 100) {
printf("%3d ", random(min, max));
if (++i % 10 == 0)
putchar('\n');
}
system("pause");
return 0;
}
/*
* 返回 [min, max] 區間的隨機函數
* min : 起始位置
* max : 結束位置
* : 返回[min, max]區間之內的位置
*/
int
random(int min, int max) {
assert(min < max);
// 正常情況
return rand() % (max - min + 1) + min;
}
測試結果是
基本比較穩定. 一切都在預料之中.
總結 本文 得出兩個 推論
a. rand()偽隨機函數, 存在G點. 並且可以找到
b. G點 不隨著 二次 mod 取余改變.
後記
錯誤是難免的, 預祝明天愉快~~
