rand_r() 與 rand() 近似於 pi

Question

我試圖通過使用蒙特卡洛方法來近似 pi 的作業，通過在單位框中隨機采樣點，並計算落在框包圍的單位圓內的比率。 見下文。 我被要求使用多線程並行執行此操作，但決定在並行化之前先讓事情工作。 因此，我的老師明確要求我使用 rand_r() 來保證線程安全。 我知道存在更好的偽隨機數生成器。 但是，我似乎無法把事情做對，而且我認為我以錯誤的方式播種 rand_r()。 我曾嘗試使用計算機時間播種，但我得到的值是錯誤的（大約 2.8）。 如果我使用一些隨機數和種子 rand() 與 srand() 代替，我可以很容易地近似 pi。 誰能告訴我我在這里缺少什么？ 我編寫的代碼如下所示：

#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

您不會每次都通過循環更新seed 。

rand_r()更新randomNumber() function 中的局部變量seed ，但這不會影響main()中的變量。 結果是每次調用它時都會生成相同的隨機數。

您需要將指向main變量的指針傳遞給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. 在每次迭代時重新播種隨機數生成器，而不是讓它做它的事情，並且

2. 您不僅在每次迭代中重新播種，而且對x和y使用相同的種子，因此您只在對角線上創建元素（其中x == y ）

   編輯：在原始問題中，您使用randomNumber(iteration) ，它會在對角線上生成排序隨機數，在您的編輯中，您將其更改為randomNumber(seed) ，它始終是完全相同的值。

更改randomNumber的定義：

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

和你的循環：

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