为什么这些RNG在C++中没有产生类似的结果?

Why do these RNG's in C++ and R not produce similar results?

本文关键字:结果 RNG C++ 为什么      更新时间:2023-10-16

请原谅这篇文章令人厌恶的无聊性质,但我有一个问题要问那些在个人电脑上用C++和R编程的人。

问题:为什么下面两个程序产生的这些随机数不相等,我该如何解决这个问题?

  1. 首先,我怀疑我误用了R程序中的local函数和<<-运算符
  2. 其次,我怀疑这可能是一个浮动的准确性问题。我还不清楚这两个程序有什么不同,所以我不知道如何解决这个问题

我已经尝试将C++中的所有计算强制转换为double/float(甚至long double),并使用fmod而不是模运算符%:再次输出不同,但仍然与R中的输出不相似。我不知道它是否有任何重要意义,但我想补充一点,我正在使用G++编译器编译C++代码。

算法:以下算法可用于任何标准个人计算机。建议在并行中使用三个字生成器

  • mk=171mk-1(mod 30269)
  • m'k=172
  • m'k=172

并使用分数部分作为伪随机数

  • gk={mk/30269+m’k+/30307+m’’k/30023}

我已经使用了初始值m0=5,m’0=11,以及m'’0=17。

程序:我在C++中有以下程序:

//: MC:Uniform.cpp
// Generate pseudo random numbers uniformly between 0 and 1
#include <iostream>
#include <math.h> // For using "fmod()"
using namespace std;
float uniform(){
    // A sequence of initial values
    static int x = 5;
    static int y = 11;
    static int z = 17;
    // Some integer arithmetic required
    x = 171 * (x % 177) - 2 * (x / 177);
    y = 172 * (x % 176) - 35 * (y / 176);
    z = 170 * (x % 178) - 63 * (z / 178);
    /* If both operands are nonnegative then the
    remainder is nonnegative; if not, the sign of
    the remainder is implementation-defined. */
    if(x < 0)
        x = x + 30269;
    if(y < 0)
        y = y + 30307;
    if(z < 0)
        z = z + 30323;
    return fmod(x / 30269. + y / 30307. + z / 30323., 1.);
}
int main(){
    // Print 5 random numbers
    for(int i = 0; i < 5; i++){
        cout << uniform() << ", ";
    }               
}///:~

程序带代码退出并输出以下内容:

0.686912, 0.329174, 0.689649, 0.753722, 0.209394,

我在R中也有一个程序,看起来如下:

## Generate pseudo random numbers uniformly between 0 and 1
uniform <- local({
    # A sequence of initial values
    x = 5
    y = 11
    z = 17
    # Use the <<- operator to make x, y and z local static 
    # variables in R.
    f <- function(){
        x <<- 171 * (x %% 177) - 2 * (x / 177)
        y <<- 172 * (y %% 176) - 35 * (y / 176)
        z <<- 170 * (z %% 178) - 63 * (z / 178)
        return((x / 30269. + y / 30307. + z / 30323.)%%1.)
    }
})
# Print 5 random numbers
for(i in 1:5){
    print(uniform())
}

该程序也与代码一起退出,并产生输出

[1] 0.1857093
[1] 0.7222047
[1] 0.05103441
[1] 0.7375034
[1] 0.2065817

如有任何建议,我们将不胜感激。

您的R代码中还需要一些%/%(整数除法)。请记住,默认情况下,R中的数字变量是浮点值,而不是整数;所以CCD_ 9将用非整数商进行普通除法。您还省略了处理负x/y/z的部分。

f <- function(){
    x <<- 171 * (x %% 177) - 2 * (x %/% 177)
    y <<- 172 * (y %% 176) - 35 * (y %/% 176)
    z <<- 170 * (z %% 178) - 63 * (z %/% 178)
    if(x < 0)
        x <<- x + 30269;
    if(y < 0)
        y <<- y + 30307;
    if(z < 0)
        z <<- z + 30323;
    return((x / 30269. + y / 30307. + z / 30323.)%%1)
}

在做出这些改变之后,结果似乎没有什么严重的问题。100000个随机抽取的快速直方图看起来非常均匀,而且我找不到自相关。但是仍然与您的C++结果不匹配。。。。

您的C++代码中有一个简单的复制/粘贴错误。这个

x = 171 * (x % 177) -  2 * (x / 177);
y = 172 * (x % 176) - 35 * (y / 176);
z = 170 * (x % 178) - 63 * (z / 178);

应该是这样。

x = 171 * (x % 177) -  2 * (x / 177);
y = 172 * (y % 176) - 35 * (y / 176);
z = 170 * (z % 178) - 63 * (z / 178);