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我在几个地方使用随机数，并且通常在需要时构建一个随机数生成器。目前我使用 Marsaglia Xorshift 算法用当前系统时间播种它。现在我对这个策略有些怀疑：如果我使用多个生成器，那么生成器之间的数字的独立性（随机性）取决于种子（相同的种子相同的数字）。因为我使用时间（ns）作为种子，并且因为这个时间改变了这个工作，但我想知道是否只使用一个单一的生成器会不会更好，例如让它作为一个单例可用。这会增加随机数的质量吗？

编辑：不幸的是，c++11 还不是一个选项

编辑：更具体地说：我并不是说单例可以提高随机数质量，而是只使用一个生成器并播种的事实。否则，我必须确保不同生成器的种子彼此独立（随机）。极端的例子：我用完全相同的数字播种了两个生成器->它们之间没有随机性

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假设您有几个变量，每个变量都需要是随机的，独立于其他变量，并且会定期重新分配来自某个随机生成器的新随机值。这种情况经常发生在蒙特卡洛分析和游戏中（尽管游戏的严谨性远低于蒙特卡洛）。如果存在完美的随机数生成器，则可以使用它的单个实例化。将生成器中的第n个伪随机数分配给变量x 1，下一个随机数分配给变量x 2，下一个分配给x 3，依此类推，最终回到变量x 1在下一个周期。大约。这里有一个问题：当使用这种方式时，太多的 PRNG 未能通过独立性测试，有些甚至无法通过单个序列的随机性测试。

我的方法是使用单个 PRNG 生成器作为一组N个自包含 PRNG 实例的种子生成器。后面这些 PRNG 的每个实例都提供一个变量。通过自包含，我的意思是 PRNG 是一个对象，在实例成员中而不是在静态成员或全局变量中维护状态。种子生成器甚至不需要与其他N来自同一家族PRNG。它只需要在多个线程同时尝试使用种子生成器的情况下是可重入的。但是，在我的使用中，我发现最好在线程开始之前设置 PRNG，以保证可重复性。那是一次运行，一次执行。蒙特卡洛技术通常需要数千次执行，也许更多，也许更多。对于 Monte Carlo，可重复性至关重要。所以还需要一个随机种子生成器。这个种子生成器用于生成变量的N个生成器。

可重复性很重要，至少在蒙特卡洛世界是这样。假设一次长蒙特卡罗模拟的第 10234 次运行导致一些严重的失败。很高兴看到世界上发生了什么。这可能是统计上的侥幸，也可能是个问题。问题在于，在典型的 MC 设置中，只记录了最少的数据，足以计算统计数据。要查看运行编号 10234 中发生了什么，需要重复该特定情况，但现在记录所有内容。

于 2012-10-08T10:47:50.987 回答
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每当客户端相互关联并且代码需要“独立”随机数时，您应该使用随机生成器类的相同实例。

当客户端不相互依赖时，您可以使用随机生成器类的不同对象，并且它们是否收到相同的数字并不重要。

请注意，对于测试和调试而言，能够再次创建相同的随机数序列非常有用。因此，您不应该“随机播种”太多。

于 2012-10-08T09:50:58.627 回答
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我不认为它增加了随机性，但它减少了每次你想使用随机生成器时创建对象所需的内存。如果此生成器没有任何特定于实例的设置，您可以创建一个单例。

于 2012-10-08T08:46:53.337 回答
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因为我使用时间（ns）作为种子，并且因为这个时间改变了这个工作，但我想知道是否只使用一个单一的生成器会不会更好，例如让它作为一个单例可用。

当单例不是反模式时，这是一个很好的例子。您还可以使用某种控制反转。

这会增加随机数的质量吗？

不会。质量取决于生成随机数的算法。你如何使用它是无关紧要的（假设它使用正确）。

对于您的编辑：您可以创建某种容器来保存您的 RNG 类的对象（或使用现有容器）。像这样的东西：

std::vector< Rng > & RngSingleton()
{
  static std::vector< Rng > allRngs( 2 );
  return allRngs;
}

struct Rng
{
  void SetSeed( const int seen );
  int GenerateNumber() const;
//...
};

// ...
RngSingleton().at(0).SetSeed( 55 );
RngSingleton().at(1).SetSeed( 55 );
//...
const auto value1 = RngSingleton().at(0).GenerateNumber;
const auto value2 = RngSingleton().at(1).GenerateNumber;
于 2012-10-08T09:02:25.300 回答
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工厂模式来拯救。客户端永远不必担心其依赖项的实例化规则。它允许交换创建方法。反过来，如果你决定使用不同的算法，你可以交换生成器类，客户端不需要重构。 http://www.oodesign.com/factory-pattern.html

- 编辑

添加了伪代码（对不起，它不是 c++，自从我上次工作以来，它是很久以前的事情了）

interface PRNG{
    function generateRandomNumber():Number;
}

interface Seeder{
    function getSeed() : Number;
}

interface PRNGFactory{
    function createPRNG():PRNG;
}

class MarsagliaPRNG implements PRNG{
    constructor( seed : Number ){
        //store seed
    }

    function generateRandomNumber() : Number{
        //do your magic
    }
}

class SingletonMarsagliaPRNGFactory implements PRNGFactory{
    var seeder : Seeder;
    static var prng : PRNG;
    function createPRNG() : PRNG{
        return prng ||= new MarsagliaPRNG( seeder.getSeed() );
    }
}

class TimeSeeder implements Seeder{
    function getSeed():Number{
        return now();
    }
}

//usage:
seeder : Seeder = new TimeSeeder();
prngFactory : PRNGFactory = new SingletonMarsagliaPRNGFactory();

clientA.prng = prngFactory.createPRNG();
clientB.prng = prngFactory.createPRNG();
//both clients got the same instance.

现在最大的优势是，如果您想要/需要更改任何实现细节，客户端无需更改任何内容。您可以更改播种方法、RNG 算法和实例化规则，而无需在任何地方接触任何客户端。

于 2012-10-08T10:48:02.267 回答