快速 C 随机布尔生成器答案

【问题标题】：Fast C random boolean generator快速 C 随机布尔生成器
【发布时间】：2018-05-09 14:03:56
【问题描述】：

我有兴趣在 C 中生成快速随机布尔值（或等效的 Bernoulli(0.5) 随机变量）。当然，如果有一个具有良好统计行为的快速随机生成器，那么问题“对随机 Bernoulli(0.5) 进行采样” " 很容易解决：在 (0,1) 中均匀采样x，如果x<0.5，则返回1，否则返回0。

假设速度是最重要的，现在我有两个问题/考虑：

许多随机双精度数生成器首先在一定范围内统一生成整数m[0,M]，然后简单地返回除法m/M。只检查m < M/2是否会更快（这里M/2是固定的，所以我们节省了一个部门）
1. 有更快的方法吗？最后，我们在这里要求的统计属性要少得多：我们可能仍然对很长一段时间感兴趣，但是，例如，我们不关心分布的均匀性（只要大约 50% 的值在范围的前半部分）。

【问题讨论】：

你的问题是如何写或者在哪里可以找到这样的东西？
对于随机布尔值，clock()&1 就足够了。
(1) 您可以只进行概要分析和比较。 (2) 假设一个完美的输入 RNG，你可以从每个随机整数中提取 32 个（或任何你的单词大小）随机布尔值。
只需使用您平台上可用的 random 函数（rand、random、arc4random 等）并保留返回值的一位.
生成一个无符号的 64 位整数并将这些位用作布尔值。这就像在 1 次中生成 64 个布尔值。

标签： c performance random boolean

【解决方案1】：

我对生成快速随机布尔值很感兴趣

使用LCG 可能很快，但由于 OP 只需要 bool 结果，请考虑从合理的生成器中一次仅提取 1 位，并将其余部分保存以备后用。 @Akshay L Aradhya

基于@R.. 和@R.. 代码的示例。

extern uint32_t lcg64_temper(uint64_t *seed); // see R.. code

static uint64_t gseed; //  Initialize this in some fashion.
static unsigned gcount = 0;

bool rand_bool(void) {
  static uint32_t rbits;
  if (gcount == 0) {
    gcount = 32;  // I'd consider using 31 here, just to cope with some LCG weaknesses.
    rbits = lcg64_temper(&gseed);  
  }
  gcount--;
  bool b = rbits & 1;
  rbits >>= 1;
  return b;
}

【讨论】：

我想知道在常见用例中这是否会比我的解决方案更快？
@Bathsheba 许多未知数，尤其是宽整数乘法的成本。成本越高，提取 1 位并保存其余位就越有利可图。 fuzzy 部分是 low a quality random number 生成器如何满足 OP 对随机性与速度的需求？
都一样。

【解决方案2】：

提取随机数的最后一位可能会造成严重破坏，因为线性同余生成器可以在奇数和偶数之间交替¹。像clock() & 1 这样的方案也会有可怕的相关性。

考虑基于 Donald Kunth 的快速而肮脏的生成器的解决方案：对于uint32_t I，序列

I = 1664525 * I + 1013904223;

和2 * I < I 是产生布尔图形的条件。在这里，我依赖于 I 的环绕行为，这种行为应该会发生一半，并且避免了潜在的昂贵除法。

测试I <= 0x7FFFFFFF 不那么花哨，可能还更快，但中点的硬编码并不完全令人满意。

¹ 我在这里介绍的生成器可以。

【讨论】：