静态伪随机场生成器
Static Pseudorandom field generator
我为游戏编写的随机数生成器遇到了问题。 我需要一个快速的伪随机场生成器。 它不需要加密安全,它只需要接收一个向量和一个种子,并给出一个足够随机的哈希值,以欺骗粗略的人工检查。
但是,当我给出 2d 向量并将结果修改为 2 时,此代码无法产生"伪随机"输出。 它主要产生棋盘图案。
我不知道为什么,老实说,知道会很酷,但如果我永远想不通,我不会出汗。 大多数情况下,我只是觉得这种生成随机数的方式太可怕了,所以我想知道解决这个问题的另一种方法。也就是说,我真的在寻找资源或指示,以这种方式生成随机数的好方法,而不是问"我做错了什么?
基本上,我正在尝试生成一个"无限"的2D噪声场(想想,白噪声(,如果我输入相同的输入,我可以得到它。
我写的代码是(它应该是一个 fnv 哈希,请原谅模板的东西。 我有点把它从代码中拉出来。 我稍后会清理它(。
//Static random number generator, will generate a random number based off of a seed and a coordinate
template<typename T, typename... TL>
uint32_t static_random_u32(T const& d, TL const&... rest) {
return fnv_hash32(d, rest..., 2938728349u); //I'm a 32-bit prime!
}
template<typename T, typename... TL>
uint32_t fnv_hash32(T const& v, TL const&... rest) {
uint32_t hash;
fnv_hash32_init(hash);
fnv_hash32_types(hash, v, rest...);
return hash;
}
inline void fnv_hash32_init(uint32_t& hash) {
hash = 2166136279u; //another 32-bit prime
}
// Should produce predictable values regardless of endianness of architecture
template<typename T, typename... TL>
void fnv_hash32_types(uint32_t& hash, T const& v, TL const&... rest) {
#if LITTLE_ENDIAN
fnv_hash32_bytes(hash, (char*)&v, sizeof(v), true);
#else
fnv_hash32_bytes(hash, (char*)&v, sizeof(v), false);
#endif
fnv_hash32_types(hash, rest...);
}
inline void fnv_hash32_types(uint32_t& hash) {}
inline void fnv_hash32_bytes(uint32_t& hash, char const* bytes, size_t len, bool swapOrder = false) {
if (swapOrder) {
for (size_t i = len; i > 0; --i)
fnv_hash32_next(hash, bytes[i - 1]);
} else {
for (size_t i = 0; i < len; ++i)
fnv_hash32_next(hash, bytes[i]);
}
}
inline void fnv_hash32_next(uint32_t& hash, char byte) {
hash ^= byte;
hash *= 16777619u;
}
我不是这方面的专家,但这里有一个想法和一个指针。
fnv_hash32_next
,你的主要哈希混合函数相当简单,实际上并没有很好地混合。 例如,如果您知道"byte"的最低位是 0,则该语句hash ^= byte
保持hash
的最低位不变。 由于16777619u
是奇数,hash *= 16777619u
总是保持最低位不变:奇数(哈希(乘以奇数(16777619u(是奇数/偶数(哈希(乘以奇数(16777619u(是偶数。
进一步推进这个论点,结果的最低位最终将成为输入的每个字节中最低位的异或。 好吧,实际上恰恰相反,因为您从奇数开始作为fnv_hash32_init
中hash
的初始值。 这可能会解释您看到的模式。 事实上,我敢打赌,如果你仔细检查,你会发现它不是一个棋盘。 例如,对于每个 x,(x,255( 的值应与 (x,256( 相同。
你正在使用的方案应该运行得很好,但你需要一个更好的哈希函数。 特别是,您需要更好地混合。 我以前使用过的一个资源是Thomas Wang在 http://www.concentric.net/~ttwang/tech/inthash.htm 的文章。 他简要描述了基本问题以及一些示例代码。 另外,不要错过他链接到罗伯特詹金斯的文章:http://www.burtleburtle.net/bob/hash/doobs.html。
综上所述,仅使用库中的 MD5 或 SHA1 等加密哈希可能会容易得多。 不要抱任何幻想:使用加密哈希不会使您的使用具有任何"加密安全"。 但是加密哈希函数往往具有您在此处寻找的良好混合类型。
IMO工作得很好的东西是
int base[16][16]; // Random base tile
int random_value(int x, int y)
{
return (base[y&15][x&15] ^
base[(y>>4)&15][(x>>4)&15] ^
base[(y>>8)&15][(x>>8)&15] ^
base[(y>>12)&15][(x>>12)&15] ^
base[(y>>16)&15][(x>>16)&15]);
}
这个想法是xor具有多个比例级别的基本随机磁贴(我在此示例中使用了5个级别(。添加的级别越多,周期越大;本例中为 16**5。
如果你需要做的就是愚弄一个检查不十分努力的人,我只会使用标准库中的random_r()
和srandom_r()
。它们允许您保留私有状态对象,以便您可以同时激活多个不同(且唯一(的生成器。如果您愿意,为了方便起见,您可以将这些包装在一个类中。
这就是柏林噪音的用途。 Minecraft使用Perlin噪音。 它使您可以立即计算字段中任何点的值,而无需先计算中间点。 如果你任意生成你的世界的位,然后你生成连接这些任意点的位,它们将完美地匹配在一起。
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