Seedable генератора случайных чисел JavaScript

Если вам не нужна возможность посева, просто используйте Math.random() и построить вспомогательные функции вокруг него (например. randRange(start, end)).

Я не уверен, что RNG вы используете, но лучше знать и документировать его, чтобы вы знали о его характеристиках и ограничениях.

как Starkii сказал, Мерсенн Твистер является хорошим ГПСЧ, но это не так легко осуществить. Если вы хотите сделать это самостоятельно, попробуйте реализовать LCG - это очень легко, имеет достойные качества случайности (не как хорошо, как Мерсенн Твистер), и вы можете использовать некоторые из популярных константы.

function RNG(seed) {
  // LCG using GCC's constants
  this.m = 0x80000000; // 2**31;
  this.a = 1103515245;
  this.c = 12345;

  this.state = seed ? seed : Math.floor(Math.random() * (this.m - 1));
}
RNG.prototype.nextInt = function() {
  this.state = (this.a * this.state + this.c) % this.m;
  return this.state;
}
RNG.prototype.nextFloat = function() {
  // returns in range [0,1]
  return this.nextInt() / (this.m - 1);
}
RNG.prototype.nextRange = function(start, end) {
  // returns in range [start, end): including start, excluding end
  // can't modulu nextInt because of weak randomness in lower bits
  var rangeSize = end - start;
  var randomUnder1 = this.nextInt() / this.m;
  return start + Math.floor(randomUnder1 * rangeSize);
}
RNG.prototype.choice = function(array) {
  return array[this.nextRange(0, array.length)];
}

var rng = new RNG(20);
for (var i = 0; i < 10; i++)
  console.log(rng.nextRange(10, 50));

var digits = ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'];
for (var i = 0; i < 10; i++)
  console.log(rng.choice(digits));

Если вы хотите иметь возможность указать семя, вам просто нужно заменить вызовы на getSeconds() и getMinutes(). Вы можете передать int и использовать половину его mod 60 для значения секунд, а другую половину по модулю 60, чтобы дать вам другую часть.

при этом этот метод выглядит как мусор. Делать правильное генерацию случайных чисел очень сложно. Очевидная проблема заключается в том, что семя случайных чисел основано на секундах и минутах. Угадать семя и воссоздать поток случайных чисел требует только 3600 различных комбинаций секунд и минут. Это также означает, что есть только 3600 различных семян. Это исправимо, но я бы с самого начала подозревал этот RNG.

Если вы хотите использовать лучший RNG, попробуйте Вихрь Мерсена. Это хорошо протестированный и довольно надежный ГСЧ с огромной орбитой и отличной производительностью.

EDIT: я действительно должен быть прав и ссылаться на это как на псевдослучайный Генератор чисел или PRNG.

"каждый, кто использует арифметические методы получения случайных чисел, находится в состоянии греха."
                                                                                                                                                          --- Джон фон Нейман!--3-->

Я использую JavaScript-порт Mersenne Twister: https://gist.github.com/300494 Это позволяет установить вручную. Кроме того, как упоминалось в других ответах, Mersenne Twister-действительно хороший PRNG.

код, который вы перечислили выглядит как Lehmer RNG. Если это так, то 2147483647 - самое большое 32-разрядное целое число со знаком,2147483647 является самым большим 32-битным простым и 48271 полный срок множитель, который используется для генерации чисел.

если это правда, вы можете изменить RandomNumberGenerator чтобы принять дополнительный параметр seed, а затем установить this.seed to seed; но вы должны быть осторожны, чтобы убедиться, что семя приведет к хорошему распределению случайные числа (Лемер может быть странным, как это) - но большинство семян будет хорошо.

ниже приведен PRNG, который может быть подан пользовательским семенем. Зову SeedRandom вернет функцию случайного генератора. SeedRandom можно вызвать без аргументов, чтобы засеять возвращаемую случайную функцию текущим временем, или ее можно вызвать с 1 или 2 неотрицательными интерами в качестве аргументов, чтобы засеять ее этими целыми числами. Из-за точности с плавающей запятой посев только с 1 значением позволит только генератору быть инициированным к одному из 2^53 различных штат.

возвращаемая функция случайного генератора принимает 1 целочисленный аргумент с именем limit, предел должен находиться в диапазоне от 1 до 4294965886, функция вернет число в диапазоне от 0 до предела-1.

function SeedRandom(state1,state2){
    var mod1=4294967087
    var mul1=65539
    var mod2=4294965887
    var mul2=65537
    if(typeof state1!="number"){
        state1=+new Date()
    }
    if(typeof state2!="number"){
        state2=state1
    }
    state1=state1%(mod1-1)+1
    state2=state2%(mod2-1)+1
    function random(limit){
        state1=(state1*mul1)%mod1
        state2=(state2*mul2)%mod2
        if(state1<limit && state2<limit && state1<mod1%limit && state2<mod2%limit){
            return random(limit)
        }
        return (state1+state2)%limit
    }
    return random
}

пример использования:

var generator1=SeedRandom() //Seed with current time
var randomVariable=generator1(7) //Generate one of the numbers [0,1,2,3,4,5,6]
var generator2=SeedRandom(42) //Seed with a specific seed
var fixedVariable=generator2(7) //First value of this generator will always be
                                //1 because of the specific seed.

этот генератор обладает следующими свойствами:

• он имеет приблизительно 2^64 различных возможных внутренних состояния.
• в течение примерно 2^63, много больше, чем кто-либо когда-нибудь реально понадобится в программе JavaScript.
• из-за mod значения, являющиеся простыми числами, в выходных данных нет простого шаблона, независимо от выбранного предела. Это не похоже на некоторые более простые PRNGs которые показывают некоторые довольно систематические картины.
• он отбрасывает некоторые результаты, чтобы получить идеальное распределение независимо от предела.
• это относительно медленный, работает около 10 000 000 раз в секунду на моей машине.

Если вы программируете в Typescript, я адаптировал реализацию Mersenne Twister, которая была приведена в ответе Кристофа Хенкельмана на этот поток как класс typescript:

/**
 * copied almost directly from Mersenne Twister implementation found in https://gist.github.com/banksean/300494
 * all rights reserved to him.
 */
export class Random {
    static N = 624;
    static M = 397;
    static MATRIX_A = 0x9908b0df;
    /* constant vector a */
    static UPPER_MASK = 0x80000000;
    /* most significant w-r bits */
    static LOWER_MASK = 0x7fffffff;
    /* least significant r bits */

    mt = new Array(Random.N);
    /* the array for the state vector */
    mti = Random.N + 1;
    /* mti==N+1 means mt[N] is not initialized */

    constructor(seed:number = null) {
        if (seed == null) {
            seed = new Date().getTime();
        }

        this.init_genrand(seed);
    }

    private init_genrand(s:number) {
        this.mt[0] = s >>> 0;
        for (this.mti = 1; this.mti < Random.N; this.mti++) {
            var s = this.mt[this.mti - 1] ^ (this.mt[this.mti - 1] >>> 30);
            this.mt[this.mti] = (((((s & 0xffff0000) >>> 16) * 1812433253) << 16) + (s & 0x0000ffff) * 1812433253)
                + this.mti;
            /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */
            /* In the previous versions, MSBs of the seed affect   */
            /* only MSBs of the array mt[].                        */
            /* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto             */
            this.mt[this.mti] >>>= 0;
            /* for >32 bit machines */
        }
    }

    /**
     * generates a random number on [0,0xffffffff]-interval
     * @private
     */
    private _nextInt32():number {
        var y:number;
        var mag01 = new Array(0x0, Random.MATRIX_A);
        /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */

        if (this.mti >= Random.N) { /* generate N words at one time */
            var kk:number;

            if (this.mti == Random.N + 1)   /* if init_genrand() has not been called, */
                this.init_genrand(5489);
            /* a default initial seed is used */

            for (kk = 0; kk < Random.N - Random.M; kk++) {
                y = (this.mt[kk] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[kk + 1] & Random.LOWER_MASK);
                this.mt[kk] = this.mt[kk + Random.M] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1];
            }
            for (; kk < Random.N - 1; kk++) {
                y = (this.mt[kk] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[kk + 1] & Random.LOWER_MASK);
                this.mt[kk] = this.mt[kk + (Random.M - Random.N)] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1];
            }
            y = (this.mt[Random.N - 1] & Random.UPPER_MASK) | (this.mt[0] & Random.LOWER_MASK);
            this.mt[Random.N - 1] = this.mt[Random.M - 1] ^ (y >>> 1) ^ mag01[y & 0x1];

            this.mti = 0;
        }

        y = this.mt[this.mti++];

        /* Tempering */
        y ^= (y >>> 11);
        y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680;
        y ^= (y << 15) & 0xefc60000;
        y ^= (y >>> 18);

        return y >>> 0;
    }

    /**
     * generates an int32 pseudo random number
     * @param range: an optional [from, to] range, if not specified the result will be in range [0,0xffffffff]
     * @return {number}
     */
    nextInt32(range:[number, number] = null):number {
        var result = this._nextInt32();
        if (range == null) {
            return result;
        }

        return (result % (range[1] - range[0])) + range[0];
    }

    /**
     * generates a random number on [0,0x7fffffff]-interval
     */
    nextInt31():number {
        return (this._nextInt32() >>> 1);
    }

    /**
     * generates a random number on [0,1]-real-interval
     */
    nextNumber():number {
        return this._nextInt32() * (1.0 / 4294967295.0);
    }

    /**
     * generates a random number on [0,1) with 53-bit resolution
     */
    nextNumber53():number {
        var a = this._nextInt32() >>> 5, b = this._nextInt32() >>> 6;
        return (a * 67108864.0 + b) * (1.0 / 9007199254740992.0);
    }
}

вы можете использовать его следующим образом:

var random = new Random(132);
random.nextInt32(); //return a pseudo random int32 number
random.nextInt32([10,20]); //return a pseudo random int in range [10,20]
random.nextNumber(); //return a a pseudo random number in range [0,1]

проверьте источник для нескольких способов.

Примечание: этот код был первоначально включен в вопрос выше. В интересах сохранения вопроса коротким и сфокусированным, я переместил его в этот ответ сообщества Wiki.

Я нашел этот код, и он, похоже, отлично работает для получения случайного числа, а затем использует семя после этого, но я не совсем уверен, как работает логика (например, где появились числа 2345678901, 48271 & 2147483647 от.)

function nextRandomNumber(){
  var hi = this.seed / this.Q;
  var lo = this.seed % this.Q;
  var test = this.A * lo - this.R * hi;
  if(test > 0){
    this.seed = test;
  } else {
    this.seed = test + this.M;
  }
  return (this.seed * this.oneOverM);
}

function RandomNumberGenerator(){
  var d = new Date();
  this.seed = 2345678901 + (d.getSeconds() * 0xFFFFFF) + (d.getMinutes() * 0xFFFF);
  this.A = 48271;
  this.M = 2147483647;
  this.Q = this.M / this.A;
  this.R = this.M % this.A;
  this.oneOverM = 1.0 / this.M;
  this.next = nextRandomNumber;
  return this;
}

function createRandomNumber(Min, Max){
  var rand = new RandomNumberGenerator();
  return Math.round((Max-Min) * rand.next() + Min);
}

//Thus I can now do:
var letters = ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z'];
var numbers = ['1','2','3','4','5','6','7','8','9','10'];
var colors = ['red','orange','yellow','green','blue','indigo','violet'];
var first = letters[createRandomNumber(0, letters.length)];
var second = numbers[createRandomNumber(0, numbers.length)];
var third = colors[createRandomNumber(0, colors.length)];

alert("Today's show was brought to you by the letter: " + first + ", the number " + second + ", and the color " + third + "!");

/*
  If I could pass my own seed into the createRandomNumber(min, max, seed);
  function then I could reproduce a random output later if desired.
*/

хорошо, вот решение, на котором я остановился.

сначала вы создаете начальное значение, используя функцию" newseed ()". Затем вы передаете начальное значение функции" srandom ()". Наконец, функция "srandom ()" возвращает псевдослучайное значение от 0 до 1.

ключевой момент заключается в том, что значение хранится внутри массива. Если бы это было просто целое число или float, значение перезаписывалось бы каждый раз при вызове функции, так как значения целых чисел плавают, строки и т. д. хранятся непосредственно в стеке по сравнению с указателями, как в случае массивов и других объектов. Таким образом, ценность семени может оставаться постоянной.

наконец, можно определить функцию " srandom () "таким образом, что это метод объекта" Math", но я оставлю это до вас, чтобы выяснить. ;)

удачи!

JavaScript:

// Global variables used for the seeded random functions, below.
var seedobja = 1103515245
var seedobjc = 12345
var seedobjm = 4294967295 //0x100000000

// Creates a new seed for seeded functions such as srandom().
function newseed(seednum)
{
    return [seednum]
}

// Works like Math.random(), except you provide your own seed as the first argument.
function srandom(seedobj)
{
    seedobj[0] = (seedobj[0] * seedobja + seedobjc) % seedobjm
    return seedobj[0] / (seedobjm - 1)
}

// Store some test values in variables.
var my_seed_value = newseed(230951)
var my_random_value_1 = srandom(my_seed_value)
var my_random_value_2 = srandom(my_seed_value)
var my_random_value_3 = srandom(my_seed_value)

// Print the values to console. Replace "WScript.Echo()" with "alert()" if inside a Web browser.
WScript.Echo(my_random_value_1)
WScript.Echo(my_random_value_2)
WScript.Echo(my_random_value_3)

Lua 4 (моя личная цель environment):

-- Global variables used for the seeded random functions, below.
seedobja = 1103515.245
seedobjc = 12345
seedobjm = 4294967.295 --0x100000000

-- Creates a new seed for seeded functions such as srandom().
function newseed(seednum)
    return {seednum}
end

-- Works like random(), except you provide your own seed as the first argument.
function srandom(seedobj)
    seedobj[1] = mod(seedobj[1] * seedobja + seedobjc, seedobjm)
    return seedobj[1] / (seedobjm - 1)
end

-- Store some test values in variables.
my_seed_value = newseed(230951)
my_random_value_1 = srandom(my_seed_value)
my_random_value_2 = srandom(my_seed_value)
my_random_value_3 = srandom(my_seed_value)

-- Print the values to console.
print(my_random_value_1)
print(my_random_value_2)
print(my_random_value_3)