不止一次播種偽隨機數發生器的問題？

Question

我已經看到了很多關於每次執行不多次偽隨機數生成器的建議，但從未附帶過徹底的解釋。 當然，很容易理解為什么以下（C / C ++）示例不是一個好主意：

int get_rand() {
  srand(time(NULL));
  return rand();
}

因為每秒多次調用get_rand會產生重復的結果。

但是下面的例子不是一個可以接受的解決方案嗎？

MyRand.h

#ifndef MY_RAND_H
#define MY_RAND_H

class MyRand
{
  public:
    MyRand();
    int get_rand() const;
  private:
    static unsigned int seed_base;
};

#endif

MyRand.cpp

#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include "MyRand.h"

unsigned int MyRand::seed_base = static_cast<unsigned int>(time(NULL));

MyRand::MyRand()
{
  srand(seed_base++);
}

int MyRand::get_rand() const
{
  return rand();
}

main.cpp中

#include <iostream>
#include "MyRand.h"

int main(int argc, char *argv[]) 
{
  for (int i = 0; i < 100; i++) 
  {
    MyRand r;
    std::cout << r.get_rand() << " ";
  }
}

即使MyRand ：s構造函數快速連續多次調用，每次調用srand都有不同的參數。 顯然，這不是線程安全的，但是也不是rand 。

Answer 1

每次調用偽隨機數生成器函數時，生成器都會采用某種內部狀態並生成偽隨機數和新的內部狀態。 精心選擇轉換內部狀態的算法，使輸出看起來是隨機的。

當您為隨機數生成器播種時，您基本上是設置此內部狀態。 如果將內部狀態重置為某個可預測值，則會丟失隨機性的外觀。

例如，流行的簡單RNG是線性同余生成器。 數字生成如下：

X[n+1] = (a X[n] + c) mod m

在這種情況下，X [n + 1]既是結果又是新的內部狀態。 如果您按照上面的建議每次播種生成器，您將獲得如下所示的序列：

{(ab + c) mod m, (a(b+1) + c) mod m, (a(b+2) + c) mod m, ...}

其中b是你的seed_base 。 這根本不是隨機的。

Answer 2

如果你的種子是可預測的，它就在這里，因為你只是遞增它，rand（）的輸出也是可預測的。

這實際上取決於你為什么要生成隨機數，以及“隨機”對你來說是一個可接受的隨機數。 在您的示例中，它可以快速連續地避免重復，這對您來說可能已經足夠了。 畢竟，重要的是它運行。

幾乎在每個平台上都有比rand（）生成隨機數的更好方法。

Answer 3

嗯，這是額外的處理，不需要做。

在那種情況下，我只是在循環開始之前使用基於時間的種子調用構造函數一次。 這將保證隨機結果，而無需為每次迭代更改種子的額外開銷。

我不認為你的方法比那更隨機。

Answer 4

您可以將隨機數生成（這不再是嚴格意義上的實現方式，而是作為說明）作為值表。 如果你記得在統計數據中做任何這樣的東西做簡單的隨機樣本，種子基本上會告訴你在隨機數的大表中開始的行和列。 由於我們已經可以假設數字已經正常分布，因此一次又一次地重新播種是不必要的。

不止一次播種沒有額外的好處，因為這應該足夠好（取決於應用）。 如果確實需要“更多”隨機數，則有許多隨機數生成方法。 我能想到的一個案例是以線程安全的方式生成隨機數。

雖然您的解決方案是可以接受的，但您的數字不會比在全球范圍內播種一次更隨機。 srand一般不應該屬於構造函數。 如果您想支持隨機數，請在程序啟動時播種一次，然后忘記它。