Giá trị của RAND_MAX luôn luôn (2^n) -1?

Question

Tôi quan tâm đến C++, mặc dù tôi nghi ngờ rằng chỉ cần nhập định nghĩa chuẩn C. Tôi tin rằng câu trả lời là không cho những gì tiêu chuẩn nói, nhưng tôi quan tâm nhất đến câu trả lời trong thực tế.

Nếu RAND_MAX luôn là (2^n) -1, đơn giản hóa việc xử lý sự cố đã bật mã di chuyển gần đây từ MinGW GCC sang Linux GCC. RAND_MAX có vẻ lớn hơn (tôi không kiểm tra, nhưng có thể bằng INT_MAX hoặc bất kỳ biểu tượng nào), vì vậy một số mã RAND_MAX-không-lớn-đủ-để-làm-xung-quanh cũ đã bị phản tác dụng. Bây giờ tôi cần phải quyết định tổng thể tôi cần thư viện này như thế nào, xem xét tính không phù hợp của việc viết mã đối phó chính xác với khả năng tràn mà không đưa ra các giả định về ví dụ. chiều rộng của một int.

Dù sao, có bất kỳ trình biên dịch C++ được sử dụng rộng rãi hợp lý nào sử dụng thứ gì khác hơn (2^n) -1 cho RAND_MAX không?

Ngoài ra, tôi có đúng không ((RAND_MAX | (RAND_MAX >> 1)) == RAND_MAX) luôn luôn và chỉ đúng nếu RAND_MAX bằng ((2^n) -1) đối với một số nguyên không dấu n. Tôi tin rằng RAND_MAX về mặt kỹ thuật là một int, nhưng nó không có ý nghĩa để có một giá trị âm hoặc phân số, vì vậy tôi nghĩ rằng tôi có thể giảm giá một cách an toàn. Bit-fiddling thường không làm phiền tôi, nhưng tôi cứ nghĩ biểu hiện có vẻ sai, và tôi không thể hiểu tại sao.

Cuối cùng, mặc dù tôi sẽ không hạnh phúc cho đến khi tôi có giải pháp làm việc của riêng mình, những gì nên Tôi đang sử dụng số ngẫu nhiên thay vì tự viết? Tôi cần số ngẫu nhiên trong phạm vi 0 < = tham số x < và tôi đặc biệt muốn xác suất bằng nhau cho tất cả các số. Ví dụ, tham gia (rand()% upperbound) cho một thiên vị đối với các giá trị nhỏ hơn, đặc biệt khi upperbound là lớn - tôi muốn tránh điều đó.

Có điều Boost hoặc C++ 0x cho điều đó không?

EDIT

Tiếp theo một cái gì đó trong "liên quan" chút ở mặt bên của trang hiển thị có thực sự là một cách để có được số ngẫu nhiên với cho giới hạn thấp hơn và cao hơn trong tăng.

Answer 1

Tôi không biết những gì đảm bảo trên RAND_MAX là, nhưng bạn nên tránh nó nếu có thể vì số lượng triển khai bị hỏng xung quanh và bởi vì nó bắt đầu đi xe đạp khá nhanh chóng trong các ứng dụng ngày nay. Việc phân phối đồng đều được mô tả here.

Thay vào đó, tôi khuyên bạn nên sử dụng Boost.Random. Máy phát điện Mersenne twister thể hiện sự cân bằng tốt giữa tốc độ, mức sử dụng bộ nhớ và chất lượng.

Answer 2

• Tôi không biết bất kỳ triển khai nào mà RAND_MAX không nhỏ hơn một sức mạnh của hai, nhưng điều đó không được bắt buộc theo tiêu chuẩn;

• ((RAND_MAX | (RAND_MAX >> 1)) == RAND_MAX) thực sự là một cách để kiểm tra xem RAND_MAX có nhỏ hơn sức mạnh của hai hay không.

• Tôi đang sử dụng

  int alea(int n){ 
      assert (0 < n && n <= RAND_MAX); 
      int partSize = 
      n == RAND_MAX ? 1 : 1 + (RAND_MAX-n)/(n+1); 
      int maxUsefull = partSize * n + (partSize-1); 
      int draw; 
      do { 
      draw = rand(); 
      } while (draw > maxUsefull); 
      return draw/partSize; 
  } 
  

để làm như phân bố đều như số ngẫu nhiên có thể từ rand().

Answer 3

Để triển khai rand sử dụng (biến thể của a) Máy phát điện tuyến tính tuyến tính (phần lớn), thì RAND_MAX sẽ là số nguyên tố, không nhất thiết là dạng 2^n - 1 ("Mersenne prime") .

Ngoài ra, 2^31-1 là số nguyên tố, nhưng nếu n không phải là số nguyên tố, 2^n - 1 không phải là số nguyên tố.

(Trên thực tế, nếu n = ab, sau đó 2^n - 1 = (2^a - 1) (1 + 2^b + 2^(2b) + ...))

Khoảng 2^64, Mersenne nguyên tố duy nhất là 2^61 - 1.

Và bạn thực sự nên tránh các máy tạo đồng tuyến tuyến tính nếu bạn có bất kỳ yêu cầu nghiêm trọng nào về tạo số ngẫu nhiên. Trên thực tế, tôi muốn nói rằng ngoại trừ một trò chơi Tetris, bạn nên tránh rand() từ thư viện C.

Answer 4

Trong GCC (4.6) RAND_MAX = 0x7FFFFFFF (31bit) Trong MS Visual Studio (2012) RAND_MAX = 0x7FFF (15bit)

Answer 5

Trong Embacadero C++ Builder, có hai biến định nghĩa trong stdlib.h:

/* Maximum value returned by "rand" function*/ 
#define RAND_MAX 0x7FFFU 

/* Maximum value returned by "_lrand" function (also used by random() macro)*/ 
#define LRAND_MAX 0x7FFFFFFFU 

Answer 6

trong tập tin tiêu đề chuẩn GNU, stdlib.h, có một định nghĩa về RAND_MAX mà nên là định nghĩa duy nhất trong hệ thống của bạn:

#define RAND_MAX 2147483647 

giá trị 2147 483647 = 0x7fffffff là số nguyên 32 bit không dấu lớn nhất.

Hàm rand, được xác định trong stdlib.h, đáng tin cậy trong môi trường GNU chuẩn với một cảnh báo: môi trường đa luồng (pthread) sẽ cần mã pthread để đồng bộ hóa để bảo vệ rand(), srand(), và rand_r() gọi vì chúng không reentrant. Xem man page for srand để được giải thích.

RAND_MAX không được xác định ở bất kỳ nơi nào khác trong hệ thống của bạn. Nếu bạn nhìn thấy một giá trị khác nhau cho RAND_MAX hoặc nhìn thấy một định nghĩa của RAND_MAX ở đâu đó ngoài stdlib.h, thì đây phải là một môi trường không chuẩn, không di động. Windows nổi tiếng vì việc tiêu chuẩn hóa và tính di động khó khăn (ví dụ: việc triển khai ổ cắm và API).