lua

rand

 

// MersenneTwister.h
// Mersenne Twister random number generator -- a C++ class MTRand
// Based on code by Makoto Matsumoto, Takuji Nishimura, and Shawn Cokus
// Richard J. Wagner  v1.0  15 May 2003  rjwagner@writeme.com

// The Mersenne Twister is an algorithm for generating random numbers.  It
// was designed with consideration of the flaws in various other generators.
// The period, 2^19937-1, and the order of equidistribution, 623 dimensions,
// are far greater.  The generator is also fast; it avoids multiplication and
// division, and it benefits from caches and pipelines.  For more information
// see the inventors' web page at http://www.math.keio.ac.jp/~matumoto/emt.html

// Reference
// M. Matsumoto and T. Nishimura, "Mersenne Twister: A 623-Dimensionally
// Equidistributed Uniform Pseudo-Random Number Generator", ACM Transactions on
// Modeling and Computer Simulation, Vol. 8, No. 1, January 1998, pp 3-30.

// Copyright (C) 1997 - 2002, Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura,
// Copyright (C) 2000 - 2003, Richard J. Wagner
// All rights reserved.                          
//
// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
// modification, are permitted provided that the following conditions
// are met:
//
//   1. Redistributions of source code must retain the above copyright
//      notice, this list of conditions and the following disclaimer.
//
//   2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
//      notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
//      documentation and/or other materials provided with the distribution.
//
//   3. The names of its contributors may not be used to endorse or promote 
//      products derived from this software without specific prior written 
//      permission.
//
// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
// "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
// LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
// A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
// CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
// EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
// PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
// PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
// LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
// NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
// SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.

// The original code included the following notice:
//
//     When you use this, send an email to: matumoto@math.keio.ac.jp
//     with an appropriate reference to your work.
//
// It would be nice to CC: rjwagner@writeme.com and Cokus@math.washington.edu
// when you write.

#ifndef MERSENNETWISTER_H
#define MERSENNETWISTER_H

// Not thread safe (unless auto-initialization is avoided and each thread has
// its own MTRand object)

#include
"Platform/Define.h"

#include 
<limits.h>
#include 
<time.h>
#include 
<math.h>

class MTRand {
// Data
public:
    typedef ::uint32 uint32;
    
enum { N = 624 };       // length of state vector
    enum { SAVE = N + 1 };  // length of array for save()

protected:
    
enum { M = 397 };  // period parameter
    
    uint32 state[N];   
// internal state
    uint32 *pNext;     // next value to get from state
    int left;          // number of values left before reload needed


//Methods
public:
    MTRand( 
const uint32& oneSeed );  // initialize with a simple uint32
    MTRand( uint32 *const bigSeed, uint32 const seedLength = N );  // or an array
    MTRand();                         // auto-initialize with /dev/urandom or time() and clock()
    MTRand(const MTRand&);            // prevent copy constructor
    MTRand& operator=(const MTRand&); // no-op operator=
    
    
// Do NOT use for CRYPTOGRAPHY without securely hashing several returned
    
// values together, otherwise the generator state can be learned after
    
// reading 624 consecutive values.
    
    
// Access to 32-bit random numbers
    double rand();                          // real number in [0,1]
    double rand( const double& n );         // real number in [0,n]
    double randExc();                       // real number in [0,1)
    double randExc( const double& n );      // real number in [0,n)
    double randDblExc();                    // real number in (0,1)
    double randDblExc( const double& n );   // real number in (0,n)
    uint32 randInt();                       // integer in [0,2^32-1]
    uint32 randInt( const uint32& n );      // integer in [0,n] for n < 2^32
    double operator()() return rand(); }  // same as rand()
    
    
// Access to 53-bit random numbers (capacity of IEEE double precision)
    double rand53();  // real number in [0,1)
    
    
// Access to nonuniform random number distributions
    double randNorm( const double& mean = 0.0const double& variance = 0.0 );
    
    
// Re-seeding functions with same behavior as initializers
    void seed( const uint32 oneSeed );
    
void seed( uint32 *const bigSeed, const uint32 seedLength = N );
    
void seed();
    
    
// Saving and loading generator state
    void save( uint32* saveArray ) const;  // to array of size SAVE
    void load( uint32 *const loadArray );  // from such array
    /* Mangos not use streams for random values output
    friend std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const MTRand& mtrand );
    friend std::istream& operator>>( std::istream& is, MTRand& mtrand );
    
*/

protected:
    
void initialize( const uint32 oneSeed );
    
void reload();
    uint32 hiBit( 
const uint32& u ) const return u & 0x80000000UL; }
    uint32 loBit( 
const uint32& u ) const return u & 0x00000001UL; }
    uint32 loBits( 
const uint32& u ) const return u & 0x7fffffffUL; }
    uint32 mixBits( 
const uint32& u, const uint32& v ) const
        
return hiBit(u) | loBits(v); }
    uint32 twist( 
const uint32& m, const uint32& s0, const uint32& s1 ) const
        
return m ^ (mixBits(s0,s1)>>1^ uint32(-(int32)(loBit(s1) & 0x9908b0dfUL)); }
    
static uint32 hash( time_t t, clock_t c );
}
;

inline MTRand::MTRand(
const MTRand&)
    
{ seed(); }

inline MTRand
& MTRand::operator=(const MTRand&
    
return *this; }

inline MTRand::MTRand( 
const uint32& oneSeed )
    
{ seed(oneSeed); }

inline MTRand::MTRand( uint32 
*const bigSeed, const uint32 seedLength )
    
{ seed(bigSeed,seedLength); }

inline MTRand::MTRand()
    
{ seed(); }

inline 
double MTRand::rand()
    
return double(randInt()) * (1.0/4294967295.0); }

inline 
double MTRand::rand( const double& n )
    
return rand() * n; }

inline 
double MTRand::randExc()
    
return double(randInt()) * (1.0/4294967296.0); }

inline 
double MTRand::randExc( const double& n )
    
return randExc() * n; }

inline 
double MTRand::randDblExc()
    
return ( double(randInt()) + 0.5 ) * (1.0/4294967296.0); }

inline 
double MTRand::randDblExc( const double& n )
    
return randDblExc() * n; }

inline 
double MTRand::rand53()
{
    uint32 a 
= randInt() >> 5, b = randInt() >> 6;
    
return ( a * 67108864.0 + b ) * (1.0/9007199254740992.0);  // by Isaku Wada
}


inline 
double MTRand::randNorm( const double& mean, const double& variance )
{
    
// Return a real number from a normal (Gaussian) distribution with given
    
// mean and variance by Box-Muller method
    double r = sqrt( -2.0 * log( 1.0-randDblExc()) ) * variance;
    
double phi = 2.0 * 3.14159265358979323846264338328 * randExc();
    
return mean + r * cos(phi);
}


inline MTRand::uint32 MTRand::randInt()
{
    
// Pull a 32-bit integer from the generator state
    
// Every other access function simply transforms the numbers extracted here
    
    
if( left == 0 ) reload();
    
--left;
        
    register uint32 s1;
    s1 
= *pNext++;
    s1 
^= (s1 >> 11);
    s1 
^= (s1 <<  7& 0x9d2c5680UL;
    s1 
^= (s1 << 15& 0xefc60000UL;
    
return ( s1 ^ (s1 >> 18) );
}


inline MTRand::uint32 MTRand::randInt( 
const uint32& n )
{
    
// Find which bits are used in n
    
// Optimized by Magnus Jonsson (magnus@smartelectronix.com)
    uint32 used = n;
    used 
|= used >> 1;
    used 
|= used >> 2;
    used 
|= used >> 4;
    used 
|= used >> 8;
    used 
|= used >> 16;
    
    
// Draw numbers until one is found in [0,n]
    uint32 i;
    
do
        i 
= randInt() & used;  // toss unused bits to shorten search
    while( i > n );
    
return i;
}



inline 
void MTRand::seed( const uint32 oneSeed )
{
    
// Seed the generator with a simple uint32
    initialize(oneSeed);
    reload();
}



inline 
void MTRand::seed( uint32 *const bigSeed, const uint32 seedLength )
{
    
// Seed the generator with an array of uint32's
    
// There are 2^19937-1 possible initial states.  This function allows
    
// all of those to be accessed by providing at least 19937 bits (with a
    
// default seed length of N = 624 uint32's).  Any bits above the lower 32
    
// in each element are discarded.
    
// Just call seed() if you want to get array from /dev/urandom
    initialize(19650218UL);
    register 
int i = 1;
    register uint32 j 
= 0;
    register 
int k = ( N > seedLength ? N : seedLength );
    
for( ; k; --k )
    
{
        state[i] 
=
            state[i] 
^ ( (state[i-1^ (state[i-1>> 30)) * 1664525UL );
        state[i] 
+= ( bigSeed[j] & 0xffffffffUL ) + j;
        state[i] 
&= 0xffffffffUL;
        
++i;  ++j;
        
if( i >= N ) { state[0= state[N-1];  i = 1; }
        
if( j >= seedLength ) j = 0;
    }

    
for( k = N - 1; k; --k )
    
{
        state[i] 
=
            state[i] 
^ ( (state[i-1^ (state[i-1>> 30)) * 1566083941UL );
        state[i] 
-= i;
        state[i] 
&= 0xffffffffUL;
        
++i;
        
if( i >= N ) { state[0= state[N-1];  i = 1; }
    }

    state[
0= 0x80000000UL;  // MSB is 1, assuring non-zero initial array
    reload();
}



inline 
void MTRand::seed()
{
    
// Seed the generator with hash of time() and clock() values
    seed( hash( time(NULL), clock() ) );
}



inline 
void MTRand::initialize( const uint32 seed )
{
    
// Initialize generator state with seed
    
// See Knuth TAOCP Vol 2, 3rd Ed, p.106 for multiplier.
    
// In previous versions, most significant bits (MSBs) of the seed affect
    
// only MSBs of the state array.  Modified 9 Jan 2002 by Makoto Matsumoto.
    register uint32 *= state;
    register uint32 
*= state;
    register 
int i = 1;
    
*s++ = seed & 0xffffffffUL;
    
for( ; i < N; ++i )
    
{
        
*s++ = ( 1812433253UL * ( *^ (*>> 30) ) + i ) & 0xffffffffUL;
        r
++;
    }

}



inline 
void MTRand::reload()
{
    
// Generate N new values in state
    
// Made clearer and faster by Matthew Bellew (matthew.bellew@home.com)
    register uint32 *= state;
    register 
int i;
    
for( i = N - M; i--++p )
        
*= twist( p[M], p[0], p[1] );
    
for( i = M; --i; ++p )
        
*= twist( p[M-N], p[0], p[1] );
    
*= twist( p[M-N], p[0], state[0] );

    left 
= N, pNext = state;
}



inline MTRand::uint32 MTRand::hash( time_t t, clock_t c )
{
    
// Get a uint32 from t and c
    
// Better than uint32(x) in case x is floating point in [0,1]
    
// Based on code by Lawrence Kirby (fred@genesis.demon.co.uk)

    
static uint32 differ = 0;  // guarantee time-based seeds will change

    uint32 h1 
= 0;
    unsigned 
char *= (unsigned char *&t;
    
for( size_t i = 0; i < sizeof(t); ++i )
    
{
        h1 
*= UCHAR_MAX + 2U;
        h1 
+= p[i];
    }

    uint32 h2 
= 0;
    p 
= (unsigned char *&c;
    
for( size_t j = 0; j < sizeof(c); ++j )
    
{
        h2 
*= UCHAR_MAX + 2U;
        h2 
+= p[j];
    }

    
return ( h1 + differ++ ) ^ h2;
}



inline 
void MTRand::save( uint32* saveArray ) const
{
    register uint32 
*sa = saveArray;
    register 
const uint32 *= state;
    register 
int i = N;
    
for( ; i--*sa++ = *s++ ) {}
    
*sa = left;
}



inline 
void MTRand::load( uint32 *const loadArray )
{
    register uint32 
*= state;
    register uint32 
*la = loadArray;
    register 
int i = N;
    
for( ; i--*s++ = *la++ ) {}
    left 
= *la;
    pNext 
= &state[N-left];
}


/* Mangos not use streams for random values output
inline std::ostream& operator<<( std::ostream& os, const MTRand& mtrand )
{
    register const MTRand::uint32 *s = mtrand.state;
    register int i = mtrand.N;
    for( ; i--; os << *s++ << "\t" ) {}
    return os << mtrand.left;
}


inline std::istream& operator>>( std::istream& is, MTRand& mtrand )
{
    register MTRand::uint32 *s = mtrand.state;
    register int i = mtrand.N;
    for( ; i--; is >> *s++ ) {}
    is >> mtrand.left;
    mtrand.pNext = &mtrand.state[mtrand.N-mtrand.left];
    return is;
}
*/


#endif  // MERSENNETWISTER_H

// Change log:
//
// v0.1 - First release on 15 May 2000
//      - Based on code by Makoto Matsumoto, Takuji Nishimura, and Shawn Cokus
//      - Translated from C to C++
//      - Made completely ANSI compliant
//      - Designed convenient interface for initialization, seeding, and
//        obtaining numbers in default or user-defined ranges
//      - Added automatic seeding from /dev/urandom or time() and clock()
//      - Provided functions for saving and loading generator state
//
// v0.2 - Fixed bug which reloaded generator one step too late
//
// v0.3 - Switched to clearer, faster reload() code from Matthew Bellew
//
// v0.4 - Removed trailing newline in saved generator format to be consistent
//        with output format of built-in types
//
// v0.5 - Improved portability by replacing static const int's with enum's and
//        clarifying return values in seed(); suggested by Eric Heimburg
//      - Removed MAXINT constant; use 0xffffffffUL instead
//
// v0.6 - Eliminated seed overflow when uint32 is larger than 32 bits
//      - Changed integer [0,n] generator to give better uniformity
//
// v0.7 - Fixed operator precedence ambiguity in reload()
//      - Added access for real numbers in (0,1) and (0,n)
//
// v0.8 - Included time.h header to properly support time_t and clock_t
//
// v1.0 - Revised seeding to match 26 Jan 2002 update of Nishimura and Matsumoto
//      - Allowed for seeding with arrays of any length
//      - Added access for real numbers in [0,1) with 53-bit resolution
//      - Added access for real numbers from normal (Gaussian) distributions
//      - Increased overall speed by optimizing twist()
//      - Doubled speed of integer [0,n] generation
//      - Fixed out-of-range number generation on 64-bit machines
//      - Improved portability by substituting literal constants for long enum's
//      - Changed license from GNU LGPL to BSD

 

#include "Util.h"

#include 
"sockets/socket_include.h"
#include 
"utf8cpp/utf8.h"
#include 
"mersennetwister/MersenneTwister.h"
#include 
"zthread/ThreadLocal.h"

typedef ZThread::ThreadLocal
<MTRand> MTRandTSS;

/* NOTE: Not sure if static initialization is ok for TSS objects ,
 * as I see zthread uses custom implementation of the TSS 
 * ,and in the consturctor there is no code ,so I suppose its ok
 * If its not ok ,change it to use singleton.
 
*/

static MTRandTSS mtRand;

int32 irand (int32 min, int32 max)
{
  
return int32 (mtRand.get ().randInt (max - min)) + min;
}


uint32 urand (uint32 min, uint32 max)
{
  
return mtRand.get ().randInt (max - min) + min;
}


int32 rand32 ()
{
  
return mtRand.get ().randInt ();
}


double rand_norm(void)
{
  
return mtRand.get ().randExc ();
}


double rand_chance (void)
{
  
return mtRand.get ().randExc (100.0);
}

//util.cpp


 

posted on 2013-05-21 23:58 chib 阅读(526) 评论(0)  编辑 收藏 引用


只有注册用户登录后才能发表评论。
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理


<2013年5月>
2829301234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930311
2345678

导航

统计

常用链接

留言簿(1)

随笔档案

牛人录

时政史料

投资管理

源码库

搜索

最新评论

阅读排行榜

评论排行榜