다중 64 비트 입력의 결정 성 랜덤 잡음 생성기?

Question

동일한 입력 집합이 주어지면 동일한 출력을 생성하는 C#에서 의사 난수 생성기를 만들려고합니다. 그것은 빠르며, 64 비트 숫자를 받아들이며, 특히 중요한 것은 임의의 입력을 허용해야합니다. 출력은 [0과 1 사이의] 이중이어야합니다.

대부분 입력 값은 앱의 수명 기간 동안 일정하게 유지되는 시드 값이며 x, y, z 및 w 좌표와 같은 하나 이상의 다른 숫자 값이 될 수 있습니다. int32, int64 또는 double 유형

나는 내가 발견 한 다른 난수 생성기를 적용하려고 시도했으나 주제를 둘러싼 이론이나 소수의 수학적 속성에 대해 전혀 몰랐기 때문에 응집에 큰 문제가 계속 발생했다. , 대부분의 경우에 역할을하는 것으로 보인다.

필자는 자체 알고리즘과 Perlin 노이즈와 같은 표준 알고리즘을 비롯한 여러 알고리즘에서 내부적으로 사용될 임의 노이즈를 생성하는 데이 함수를 사용하려고합니다.

어떻게해야합니까?

Answer 1

이 약 10 배 빠른 속도를 기반으로 Murmur3에 비해 여전히 매우 느린 RNG이지만. 생성 된 모든 숫자에 대해 재사용 할 때 비용이 발생하므로 결과에 비 체계적인 영향을 미치는 많은 수의 시드가 필요합니다.

업데이트 : 약한 비트를 허용 할 이유가 없습니다.이 버전에는 명백한 패턴이 없어야합니다.

class Prng 
{ 
    const double shift3 = .125; 
    const double shift9 = shift3 * shift3 * shift3; 
    const double shift27 = shift9 * shift9 * shift9; 
    const double shift53 = shift27 * shift27 * 2.0; 
    public ulong rndlong(ulong a, ulong b, ulong c, ulong d){ 
     ulong e = ((a^(b >> 14 | b << 50)) + ((c >> 31 | c << 33)^(d >> 18 | d << 46)))*1911413418482053185; 
     ulong f = (((a >> 30 | a << 34)^c) + ((b >> 32 | b << 32)^(d >> 50 | d << 14)))*1139072524405308145; 
     ulong g = (((a >> 49 | a << 15)^(d >> 33 | d << 31)) + (b^(c >> 48 | c << 16)))*8792993707439626365; 
     ulong h = (((a >> 17 | a << 47)^(b >> 47 | b << 17)) + ((c >> 15 | c << 49)^d))*1089642907432013597; 
     return (e^f^(g >> 21 | g << 43)^(h >> 44 | h << 20)) * 2550117894111961111 + 
      ((e >> 20 | e << 44)^(f >> 41 | f << 23)^(g >> 42 | g << 22)^h) * 8786584852613159497 + 
      ((e >> 43 | e << 21)^(f >> 22 | f << 42)^g^(h >> 23 | h << 41)) * 3971056679291618767; 
    } 
    public double rnddouble(ulong a, ulong b, ulong c, ulong d) 
    { 
     return (double)(rndlong(a, b, c, d) >> 11) * shift53; 
    } 
} 

Answer 2

누군가 내가 왜 안되는지 확신 할 때까지 사용할 솔루션을 찾았습니다.

아래 코드는 내 수업에서 사용할 수있는 발췌문입니다. 첫 번째 Generate 함수는 필요에 따라 여러 가지 오버로드를 취할 수 있습니다. 입력을 바이트 배열로 변환하고 나머지를 수행하는 개인의 Generate 메소드로 전달합니다. 내부적으로는 _seed에 대한 참조가 있습니다. 이는 단지 바이트 배열 자체이며 생성자를 통해 제공하는 시드 값에서 생성됩니다.

또한 코드는 this MurMurHash3 algorithm에 종속되므로 매우 빠릅니다.

배포를 확인하기 위해 많은 수의 반복 작업을 실행했으며 매우 균일하게 분포되어 있으며, 주어진 값 주위에 사람이 눈에 띄지 않는 덩어리가 없습니다. 필자는 인텔 코어 i7에서 약 720ms에 백만 개의 값을 생성하고 있는데, 이는 내 용도에 충분히 빠르다. 또한 텍스쳐에서 2D 화이트 노이즈를 생성 해내는 테스트를 거쳤으며 노이즈는 무작위로 보입니다.

public double Generate(double x, double y, double z, double w) 
{ 
    return Generate(
     _seed, 
     BitConverter.GetBytes(x), 
     BitConverter.GetBytes(y), 
     BitConverter.GetBytes(z), 
     BitConverter.GetBytes(w) 
    ); 
} 

private double Generate(params byte[][] inputs) 
{ 
    var len = 0; 
    int i; 
    for(i = 0; i < inputs.Length; i++) 
     len += inputs[i].Length; 
    var buffer = new byte[len]; 
    var offset = 0; 
    for(i = 0; i < inputs.Length; i++) 
    { 
     var bytes = inputs[i]; 
     Buffer.BlockCopy(bytes, 0, buffer, offset, bytes.Length); 
     offset += bytes.Length; 
    } 
    return Hash(buffer); 
} 

private double Hash(byte[] bytes) 
{ 
    var hash = new Murmur3().ComputeHash(bytes); 
    var buffer = new byte[8]; 
    for(var i = 0; i < hash.Length; i++) 
     buffer[i%8] ^= hash[i]; 
    var n = BitConverter.ToInt64(buffer, 0); 
    if(n < 0) n = -n; 
    if(n == long.MaxValue) n--; 
    return n/(double)long.MaxValue; 
}