为什么要编写自己的随机数生成器？ [关闭]答案

【问题标题】：Why would you write your own Random Number Generator? [closed]为什么要编写自己的随机数生成器？ [关闭]
【发布时间】：2015-06-03 13:38:38
【问题描述】：

我已经阅读了很多关于如何编写自己的随机数生成器的指南，所以我对你自己编写随机数生成器的原因很感兴趣，因为大多数语言已经提供了生成随机数的函数：

像 C++

    srand(time(NULL));
    rand();

C#

    Random rand = new Random();
    rand.Next(100);

和Java

    Random rand = new Random();
    rand.nextInt(0, 100);

我主要是在寻找使用您自己的优势。

【问题讨论】：

您的问题听起来是基于观点而非技术事实。
@TimStoddard 我想这个问题会让你投反对票；因为答案将非常广泛/基于意见。尽管如此：编写您自己的客户 PRNG 的唯一原因可能是：您对现有的属性不满意。含义：你对整个学科有非常深刻的数学理解；你会认为这是一个非常特殊的用例；您将需要一个非常特殊的解决方案。创建 PRNG 的唯一其他原因是学习如何去做。并在这条路线上遇到许多潜在的错误。
我能想到这个问题的技术性、非基于意见的答案。特别是，C++ 中的 Irand 即将被弃用，其背后的原因应记录在各种标准文档中。可以解释 C++11 随机数生成器功能背后的原因，并举例说明 C++11 中未提供的随机数生成器类型。可以添加对 C++11 发行版的讨论，以及您可能想要编写自己的发行版的原因。没有任何强烈的意见依据。你也可以用意见来回答这个问题，但谁在乎呢？
@Yakk 但问题仍然非常广泛。询问现有 PNRG 实施的技术细节是一回事。一般来说，谈论“所有人”是完全不同的事情。
@ControlAltDel 在编程上下文中，除非上下文另有说明或区别对于尝试做的事情很重要，否则可以理解“随机”表示“伪随机”。

标签： java c# c++ random numbers

【解决方案1】：

其中一个可能的原因就在您的问题中..：

大多数语言已经提供了函数

他们有，但他们往往是不兼容的。

我不得不写一次，因为我写的（轻量级）加密使用了与解密（VB）不同的语言（Powerscript），而且它们的随机生成器不兼容。

【讨论】：

【解决方案2】：

有时，即使您想要一个随机数序列，您也可能想要完全相同的随机数序列（用于调试或其他目的）。

在一个可移植的程序中，设计为在具有不同库的不同系统上运行，可能还有不同的随机数生成器，实现上述目标可能是不可能的。

如果您改为实现自己的，您将可以控制它，并且可以使其在多个系统上表现相同，而不是依赖于提供的实现。

另外，正如评论中提到的，提供的实现可能会以某种方式被窃听。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您已完成研究并发现默认生成器很糟糕（例如 C 或 Excel 中的情况，或者 IBM 臭名昭著的 randu），您可能会被激励下载或实施更好的生成器。但是，除非您对概率、统计和数值方法有非常深入的了解，否则在任何情况下都不应尝试创建自己的方法。甚至像约翰·冯·诺依曼这样的杰出人物也在这件事上搞砸了。

另一个原因可能是获得结果的跨平台重现性。

【讨论】：

【解决方案4】：

股票随机数生成器在大多数语言中通常是伪随机数生成器。

一个伪随机数生成器从某个状态开始，并使用它来生成一个不可预测的看似统一的数字序列。

已经研究了许多不同的伪随机数生成器。它们有不同的优点和缺点——有些随机性更强，有些周期更长，有些密码强度高，难以从以前的样本中计算出种子，有些速度很快，等等。

为给定语言选择的语言将是上述功能的某种折衷方案。在某些情况下，被选中的那个会被认为是一个糟糕的，但由于遗留原因，它被单独作为“库存”随机数生成器（rand() 是一个糟糕的随机数生成器的例子）。如果您需要与指定语言随机数生成器不同的功能，那么您自己编写（或找到一个）是获得它的唯一方法。

在某些语言中，随机数生成器（或分布生成器）未指定，或者在语言版本之间可能会发生变化。如果您需要随机数生成器的稳定性（例如，您正在使用它从一个小种子程序化地生成一个游戏宇宙——参见经典游戏星控制 2），可能需要自己编写它，即使它是一个克隆您系统上的标准之一。

如果您需要随机数生成器在一种语言之间保持稳定，那么每种语言都会做出不同的选择。

在 C++11 中，旧的 rand() 大部分已被弃用，新的库包含 3 个引擎、10 个预定义生成器、3 个引擎适配器、21 个分布和 1 个非伪随机数生成器 (random_device)加入。发行版未指定，而生成器则没有：如果您需要来自给定种子状态的结果的交叉编译器兼容性，则需要编写自己的发行版。

即使在 C++11 中拥有如此多的财富，也可能无法获得您想要的确切权衡。所以你必须自己写。

请注意，C++11 的生成器集大部分是在 C++11 出现之前编写的。写它是因为rand() 被认为是无用的，人们用自己的随机数生成器编写库。在该版本的 C++ 中收集和形式化的最佳实践。因此，学习如何编写它们的另一个原因是您选择的语言需要改进，而程序员是需要这样做的人。

对于伪随机数生成器属性的深入讨论，wikipedia 有一个可接受的起点。这里提到 Java 的 JCG 是低质量的。

【讨论】：

【解决方案5】：

永远不要使用自己的密码学或随机数生成，除非您非常熟悉所涉及的高等数学。这是一个简短的测试：如果您了解概率分布、线性反馈移位寄存器、不完全伽马函数和中国剩余定理，您可能有资格自己动手。

否则，请使用了解这些内容的人提供的生成器。您的语言中内置的可能不是。因此，请寻找声誉良好的附加库。

【讨论】：

【解决方案6】：

您列出的生成器都是 PRNG。这些特定的 PRNG 不适用于游戏、科学或加密应用程序。

【讨论】：

废话。一个好的 PRNG 不仅适用于游戏、模拟、蒙特卡洛集成和其他用途。也存在许多良好的密码安全性。它们很难制作，但远非不可能。
@LeeDanielCrocker 我从来没有说过 good PRNG 不适合这些应用程序，只是他列出的那些不适合。我怀疑其他反对者之所以反对我，是因为他们认为我在说什么，而不是我实际说的话。
@DavidSchwartz：希望重新措辞能对此有所改善。