Какие общие алгоритмы используются для C rand()?

Ответ 1

Смотрите эту статью: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_random_number_generators

Это исходный код glibc rand():

/* Reentrant random function from POSIX.1c.
   Copyright (C) 1996, 1999, 2009 Free Software Foundation, Inc.
   This file is part of the GNU C Library.
   Contributed by Ulrich Drepper <[email protected]>, 1996.

   The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   License as published by the Free Software Foundation; either
   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.

   The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
   Lesser General Public License for more details.

   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
   License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
   Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
   02111-1307 USA.  */

#include <stdlib.h>


/* This algorithm is mentioned in the ISO C standard, here extended
   for 32 bits.  */
int
rand_r (unsigned int *seed)
{
  unsigned int next = *seed;
  int result;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result = (unsigned int) (next / 65536) % 2048;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result <<= 10;
  result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

  next *= 1103515245;
  next += 12345;
  result <<= 10;
  result ^= (unsigned int) (next / 65536) % 1024;

  *seed = next;

  return result;
}

Источник: https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob_plain;f=stdlib/rand_r.c;hb=HEAD

Как вы можете видеть, он просто умножается с добавлением и сдвигом. Значения тщательно выбираются, чтобы убедиться, что вы не повторите вывод для итераций RAND_MAX.

Обратите внимание, что это старая реализация, которая была заменена более сложным алгоритмом: https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob_plain;f=stdlib/random_r.c;hb=HEAD

Если ссылка сломана, Google для "glibc rand_r"

Ответ 2

Я как-то написал отчет о CRNG для курса по дискретной математике. Для этого я разобрал rand() в msvcrt.dll:

msvcrt.dll:77C271D8 mov     ecx, [eax+14h]
msvcrt.dll:77C271DB imul    ecx, 343FDh
msvcrt.dll:77C271E1 add     ecx, 269EC3h
msvcrt.dll:77C271E7 mov     [eax+14h], ecx
msvcrt.dll:77C271EA mov     eax, ecx
msvcrt.dll:77C271EC shr     eax, 10h
msvcrt.dll:77C271EF and     eax, 7FFFh

Итак, это LCG-то вроде (непроверенный)...

int ms_rand(int& seed)
{
  seed = seed*0x343fd+0x269EC3;  // a=214013, b=2531011
  return (seed >> 0x10) & 0x7FFF;
}

Ответ 3

Поле PRNG (генераторы псевдослучайных чисел) довольно обширно.

Прежде всего, вам нужно понять, что без внешнего входа (обычно физического) вы не можете получить реальный источник случайных чисел. Вот почему эти алгоритмы называются псевдослучайными: обычно они используют семя для инициализации положение в очень длинной последовательности, которая кажется случайной, но не случайной.

Одним из простейших алгоритмов является линейный конгруэнтный генератор (LCG), что имеет некоторые кошмары, чтобы гарантировать долгую последовательность и вообще не защищать.

Другим смешным (по крайней мере, для названия) является генератор Blum Blum Shub (BBS), что необычно для обычных PRNG, потому что он полагается на возведение в степень по арифметике по модулю, обеспечивая безопасность, сопоставимую с другими алгоритмами, такими как RSA и El Gamal, в нарушении последовательности (также, если я не уверен в ее доказательстве)

Ответ 4

Вы можете использовать библиотеку Boost Random для разных генераторов случайных чисел, если вам нужно что-то конкретное или более продвинутое.

Документация Boost Random здесь.