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  • 闲聊Java里的随机数

    现实世界里有随机事件,数字世界里有随机数。随机似乎是一个魔法,充满了谜团。读多了科幻小说,就会妄想世间的一切都是可被计算的,所谓的随机,只是因为一个事件涉及的因素庞杂,以人类目前的认知和分析能力,无法穷究一切因素,所以就称她的发生是随机的。

    扯远了。。。

    我们主要是想了解下随机数,一般我们谈到的随机数是指具有随机性的数,即这些随机数组成的序列不具有统计学偏差

    第一次使用随机数是大学的一次课程练习,要求写一个掷筛子的小程序,记得当时用的是Math.random()方法,觉得神奇无比。

    // Math 类
    public static double random() {
        return RandomNumberGeneratorHolder.randomNumberGenerator.nextDouble();
    }
    private static final class RandomNumberGeneratorHolder {
        static final Random randomNumberGenerator = new Random();
    }
    // Random 类
    public double nextDouble() {
        return (((long)(next(26)) << 27) + next(27)) * DOUBLE_UNIT;
    }

    可以看到Math.random()做了个包装,最终还是生成一个 Random 对象,再调用 Random 对象的方法。看来在Java里,生成随机数都是用的java.util.Random类。

    以 Random 类中的nextInt()方法为例,她是如何生成随机数的呢?源码是这样的

    private final AtomicLong seed;
    private static final long multiplier = 0x5DEECE66DL;
    private static final long addend = 0xBL;
    private static final long mask = (1L << 48) - 1;
    
    public int nextInt() {
        return next(32);
    }
    protected int next(int bits) {
        long oldseed, nextseed;
        AtomicLong seed = this.seed;
        do {
            oldseed = seed.get();
            nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;
        } while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));
        return (int)(nextseed >>> (48 - bits));
    }
    
    public Random() {
        this(seedUniquifier() ^ System.nanoTime());
    }
    
    private static long seedUniquifier() {
        // L'Ecuyer, "Tables of Linear Congruential Generators of
        // Different Sizes and Good Lattice Structure", 1999
        for (;;) {
            long current = seedUniquifier.get();
            long next = current * 181783497276652981L;
            if (seedUniquifier.compareAndSet(current, next))
                return next;
        }
    }
    
    private static final AtomicLong seedUniquifier = new AtomicLong(8682522807148012L);
    
    public Random(long seed) {
        if (getClass() == Random.class)
            this.seed = new AtomicLong(initialScramble(seed));
        else {
            // subclass might have overriden setSeed
            this.seed = new AtomicLong();
            setSeed(seed);
        }
    }
    
    private static long initialScramble(long seed) {
        return (seed ^ multiplier) & mask;
    }
    

    生成随机数的参数是程序里预设的,并且结合系统当前时间,然后运用数学计算倒腾过去倒腾过来,把人搞晕之后得到一个数。

    到此,我们看到程序里生成的随机数,是采用线性同余法生成的

    // 我是线性同余法
    R0 = (A * seed + C) mod M
    R1 = (A * R0 + C) mod M

    而线性同余法生成的数,并不是真正意义上的随机数,她具有一个周期,可被预测。现实世界里有很多随机事件,而在程序的世界里,其实都是假的随机事件,称之为伪随机。这里就叫伪随机数。

    看来当年还真是 too young,too simple。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/read-the-spring-and-autumn-annals-in-night/p/12041923.html
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