c# - “平滑”随机数的算法

Question

谁能给我一个关于如何生成“平滑”随机数的提示？这就是我所说的平滑的意思：

随机数将在游戏中使用，例如风向和强度（有人记得古老的“蠕虫”吗？）。当然，每秒左右为这些值设置随机数看起来会非常不稳定。我宁愿在给定的值范围内有某种平滑的振荡。有点像正弦波，但更随机。

有人得到我所追求的吗？;-) 任何关于如何实现这种行为的想法都将不胜感激。

Answer 1

如果您希望增量（更改）很小，只需为增量生成一个小的随机数。

例如，而不是：

windspeed = random (100)                # 0 thru 99 inclusive

使用类似的东西：

windspeed = windspeed - 4 + random (9)  # -4 + 0..8 gives -4..4
if   windspeed > 99: windspeed = 99
elif windspeed <  0: windspeed =  0

这样，您的风速仍然保持在要求的范围内，并且只会逐渐变化。

这适用于像速度这样的绝对值，如果你逐渐改变的东西是从固定方向的角度，也适用于方向。

它可以很好地用于任何测量。

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或者，如果您想确保风速以可能较大的增量变化，但缓慢，您可以像当前一样生成目标风速，但逐渐向它移动：

windspeed = 50
target = windspeed
while true:
    # Only set new target if previous target reached.

    if target == windspeed:
        target = random (100)
    
    # Move gradually toward target.

    if target > windspeed:
        windspeed = windspeed + max (random (4) + 1, target - windspeed)
    else:
        windspeed = windspeed - max (random (4) + 1, target - windspeed)

    sleep (1)

Answer 2

Perlin（或更好的单纯形）噪声将是生成平滑噪声时首先想到的方法。它返回一个介于 1 和 -1 之间的数字，它将与当前值相加或相减。您可以将其倍增以使其看起来不那么微妙或更好……使最低风值 -1 和最高风值 1。

然后只需将播种机作为计数器（1,2,3...等），因为 perlin/simplex 输入保持值“平滑”。

Answer 3

我创建了一个新版本的平滑随机数。这个想法是我们的​​随机数将在限制范围内 = [平均 - 振荡，平均 + 振荡]，并且每次都会改变 [-varianciance，+variance]。

但是，如果它达到极限，我们的方差将会减少。

例如来自 [0, 100] 的数字，方差为 10。如果当前值 = 8，则方差将为 [0, 18]

蟒蛇代码：

def calculate_smooth_random(current_value, average, oscillation, variance):
    max_value = average + oscillation
    min_value = average - oscillation

    max_limit = min(max_value, current_value + variance)
    min_limit = max(min_value, current_value - variance)
    total_variance = max_limit - min_limit

    current_value = min_limit + random.random() * total_variance

    print("current_value: {}".format(current_value))
    return current_value

具有值的分布图像：平均：20 振荡：10 方差：5