內部使用雙精度生成一個隨機數Integer

Question

我發佈了一堆開源隨機數生成器on my site，其中包括一個正態分佈的隨機數生成器。要生成一個範圍在10-20的隨機整數，我會寫一些像new NormalRandomGenerator(10, 20).Next()。

有人張貼此評論：

只是想知道是否有必要實施「INT下一步（）」中的「雙NextDouble（）」的 條款INT雙轉換（和 反之亦然）在某些硬件上可能非常慢，包括最近的PC 硬件，儘管目前我並不特別關注最新的CPU 。

我相信這個評論是指當有人呼籲我的一個類Next(20)，在內部，該呼叫轉換爲類似(int)someMersenneTwister.NextDouble() * 20（我不記得，如果我用四捨五入）的事實。

我這樣實現它，因爲MT既快速又高效（雖然它有一個巨大的隨機週期）。據我所知，這是生成隨機數的標準方法 - 調用Next()，它返回範圍[0..1]中的雙精度值，然後將乘法和類型轉換爲int。

在我的設計方面，這裏有任何問題嗎？有沒有更好的方法（更高性能，更快）來生成不使用雙精度的整數隨機數？

對不起，如果這聽起來含糊不清。我不確定這裏是否有問題。

Answer 1

您可以使用「Random.Next法」：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.random.next.aspx

你會得到一個非負隨機數小於規定的最大通過您的供應或提供一系列的數字（最小值和最大值）

問候。

Answer 2

不是你的問題的答案（因爲它在當前的形式IMO沒有意義）。但看看你的代碼，我看到了一些錯誤和其他問題：

1. 播種。隨着時間的推移，種子會在幾毫秒內創建多個UniformRandomGenerator，從而導致種子碰撞。您從System.Random繼承該問題。
2. MersenneTwister.NextDouble質量很差。 double大約有53位數字，你只填寫32.幾乎和System.Random一樣差，填充31。
3. MersenneTwister.Next(int maxValue)現在在期望的時間間隔內延長了這個不好的雙倍。如果時間間隔長，這可能會導致強烈的偏見。 System.Random有一個非常類似的問題。
4. Next(int minValue, int maxValue)計算maxValue-minValue
5. 時的NormalRandomGenerator構造計算平均作爲this.Mean = ((max - min)/2) + min;包含一個int溢出。這是一個整數除法，因此如果max-min是奇數，則會導致偏差。奇怪的選擇，因爲this.Mean是一個雙。
6. 計算正態分佈數的代碼看起來很奇怪，但我卻幫不了你那裏，因爲我不知道什麼是應該做的。

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如果你想生成均勻隨機整數，這是我自己的問題的重複：Generating uniform random integers with a certain maximum，其重點是建立有效的整數，而不會引入偏差。我建議將我的答案與LukeH的答案結合起來。

Answer 3

通過縮放在範圍內的雙[0..1）是細生成的隨機整數，其前提是所產生的雙被充分均勻地分佈。然而，包括Mersenne Twister在內的大多數僞隨機數生成器本地生成（32位無符號）整數，所以如果我們不需要使往返翻倍，那將會很好。

如果結合的N是2的冪，可以首先生成一個32位的隨機整數X和採取X模N.這是保證產生結果與均勻分佈。但是，如果N不是2的冪，以模造成在所得到的分佈的偏差（有更多的32位無符號整數爲其中X MOD 7是0大於6，例如）。如果N是小的，檢測這樣的偏見將需要大量的生成數字，但理論上，分佈將是不正確的。爲了生成真正均勻分佈在範圍[0..N]中的N不是2的冪的整數，我們可以求助於採樣算法：首先計算M，使得它是2的最小冪次大於比N（對於N = 13，M = 16等等）。然後生成一個32位整數X，計算Y = X mod M.現在，如果Y < N，我們完成了，Y是我們的數字。如果Y> = N，則丟棄它並生成另一個，直到出現Y < N.如果基礎prng是好的，生成的數字的期望數量永遠不會超過2（取決於N），並且當循環不保證終止時，它將以絕對的概率終止。在實際應用中，你想在循環中放置一個限制計數器，然後回退到另一個方法，以防止發生錯誤。

哪種方法最快？只有分析才能說明。這取決於硬件，語言和代碼質量。

更深入的討論可以在Knuth的TAOCP可以發現，第2部分