rand_r() 与 rand() 近似于 pi

Question

我试图通过使用蒙特卡洛方法来近似 pi 的作业，通过在单位框中随机采样点，并计算落在框包围的单位圆内的比率。 见下文。 我被要求使用多线程并行执行此操作，但决定在并行化之前先让事情工作。 因此，我的老师明确要求我使用 rand_r() 来保证线程安全。 我知道存在更好的伪随机数生成器。 但是，我似乎无法把事情做对，而且我认为我以错误的方式播种 rand_r()。 我曾尝试使用计算机时间播种，但我得到的值是错误的（大约 2.8）。 如果我使用一些随机数和种子 rand() 与 srand() 代替，我可以很容易地近似 pi。 谁能告诉我我在这里缺少什么？ 我编写的代码如下所示：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

double randomNumber( unsigned int seed){
  /*_Thread_local*/
  double maxRand      =   (double)RAND_MAX;           // Maximum random number, cast to double
  double randNum      =   (double)rand_r( &seed );    // Generate pseudo-random number from seed, cast to double

  return 2 * randNum/maxRand - 1;                     // Recast number between -1 and 1
}

int main( void ){

  unsigned int seed         =   time(NULL);

  int numOfPts              =   (int)1e8  ;
  int ptsInCircle           =   0         ;
  double unitCircleRadius   =   1.0       ;

  double xpos   =   0;
  double ypos   =   0;

  for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ ){
    xpos = randomNumber(seed);
    ypos = randomNumber(seed);

    if ( sqrt( pow(xpos, 2) + pow(ypos, 2) ) <= unitCircleRadius ){
      ptsInCircle++;
    }

  }

  double myPiApprox = 4.0*((double)ptsInCircle)/((double)numOfPts);

  printf("My approximation of pi = %g\n", myPiApprox);

  return 0;
}

Answer 1

您不会每次都通过循环更新seed 。

rand_r()更新randomNumber() function 中的局部变量seed ，但这不会影响main()中的变量。 结果是每次调用它时都会生成相同的随机数。

您需要将指向main变量的指针传递给randomNumber() 。

double randomNumber( unsigned int *seed){
  /*_Thread_local*/
  double maxRand      =   (double)RAND_MAX;           // Maximum random number, cast to double
  double randNum      =   (double)rand_r(seed);       // Generate pseudo-random number from seed, cast to double

  return 2 * randNum/maxRand - 1;                     // Recast number between -1 and 1
}

int main( void ){
  unsigned int seed         =   time(NULL);
  int numOfPts              =   (int)1e8  ;
  int ptsInCircle           =   0         ;
  double unitCircleRadius   =   1.0       ;
  double xpos   =   0;
  double ypos   =   0;

  for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ ){
    xpos = randomNumber(&seed);
    ypos = randomNumber(&seed);
    if ( sqrt( pow(xpos, 2) + pow(ypos, 2) ) <= unitCircleRadius ){
      ptsInCircle++;
    }
  }

  double myPiApprox = 4.0*((double)ptsInCircle)/((double)numOfPts);
  printf("My approximation of pi = %g\n", myPiApprox);

  return 0;
}

Answer 2

你是：

1. 在每次迭代时重新播种随机数生成器，而不是让它做它的事情，并且

2. 您不仅在每次迭代中重新播种，而且对x和y使用相同的种子，因此您只在对角线上创建元素（其中x == y ）

   编辑：在原始问题中，您使用randomNumber(iteration) ，它会在对角线上生成排序随机数，在您的编辑中，您将其更改为randomNumber(seed) ，它始终是完全相同的值。

更改randomNumber的定义：

double randomNumber(unsigned int* seedp) {
  // ...
  double randNum      =   (double)rand_r(seedp);
  // ...
}

和你的循环：

for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ )
  xpos = randomNumber(&seed);
  ypos = randomNumber(&seed);
  // ...
}