एक पीसीजी लागू करें


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PCG, A बेहतर रैंडम नंबर जनरेटर को लागू करने की तुलना में PCG.SE के लिए बेहतर समस्या क्या है ? यह नया पेपर एक तेज़, हार्ड-टू-प्रेडिक्ट, छोटे, सांख्यिकीय रूप से इष्टतम यादृच्छिक संख्या जनरेटर पेश करने का दावा करता है।

इसका न्यूनतम C कार्यान्वयन सिर्फ नौ लाइनों के बारे में है:

// *Really* minimal PCG32 code / (c) 2014 M.E. O'Neill / pcg-random.org
// Licensed under Apache License 2.0 (NO WARRANTY, etc. see website)

typedef struct { uint64_t state;  uint64_t inc; } pcg32_random_t;

uint32_t pcg32_random_r(pcg32_random_t* rng)
{
    uint64_t oldstate = rng->state;
    // Advance internal state
    rng->state = oldstate * 6364136223846793005ULL + (rng->inc|1);
    // Calculate output function (XSH RR), uses old state for max ILP
    uint32_t xorshifted = ((oldstate >> 18u) ^ oldstate) >> 27u;
    uint32_t rot = oldstate >> 59u;
    return (xorshifted >> rot) | (xorshifted << ((-rot) & 31));
}

(से: http://www.pcg-random.org/download.html )

सवाल यह है: क्या आप बेहतर कर सकते हैं?

नियम

एक प्रोग्राम लिखें या एक फ़ंक्शन को परिभाषित करें जो पीसीजी को 32-बिट अहस्ताक्षरित पूर्णांक पर लागू करता है। यह काफी व्यापक है: आप एक अनंत अनुक्रम को प्रिंट कर सकते हैं, एक pcg32_random_rफ़ंक्शन और संबंधित संरचना आदि को परिभाषित कर सकते हैं ।

आप निम्नलिखित सी फ़ंक्शन के लिए अपने यादृच्छिक संख्या जनरेटर के बराबर बीज देने में सक्षम होना चाहिए:

// pcg32_srandom(initstate, initseq)
// pcg32_srandom_r(rng, initstate, initseq):
//     Seed the rng.  Specified in two parts, state initializer and a
//     sequence selection constant (a.k.a. stream id)

void pcg32_srandom_r(pcg32_random_t* rng, uint64_t initstate, uint64_t initseq)
{
    rng->state = 0U;
    rng->inc = (initseq << 1u) | 1u;
    pcg32_random_r(rng);
    rng->state += initstate;
    pcg32_random_r(rng);
}

(से pcg_basic.c:37:)

पहले बिना नंबर के रैंडम नंबर जनरेटर को कॉल करना अपरिभाषित व्यवहार है।

आसानी से अपने सबमिशन की जाँच करने के लिए, यह सत्यापित करें कि, कब initstate = 42और किसके साथ initseq = 52, आउटपुट है 2380307335:

$ tail -n 8 pcg.c 
int main()
{
    pcg32_random_t pcg;
    pcg32_srandom_r(&pcg, 42u, 52u);

    printf("%u\n", pcg32_random_r(&pcg));
    return 0;
}
$ gcc pcg.c
$ ./a.out 
2380307335

स्कोरिंग

मानक स्कोरिंग। बाइट्स में मापा जाता है। निम्नतम सबसे अच्छा है। टाई के मामले में, पहले सबमिशन जीत जाता है। मानक खामियां लागू होती हैं।

नमूना समाधान

gcc -W -Wallसफाई के तहत संकलन (संस्करण 4.8.2)।

यह सुनिश्चित करने के लिए अपने सबमिशन की तुलना करें कि आपको समान अनुक्रम प्राप्त हो।

#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

typedef struct { uint64_t state;  uint64_t inc; } pcg32_random_t;

uint32_t pcg32_random_r(pcg32_random_t* rng)
{
    uint64_t oldstate = rng->state;
    // Advance internal state
    rng->state = oldstate * 6364136223846793005ULL + (rng->inc|1);
    // Calculate output function (XSH RR), uses old state for max ILP
    uint32_t xorshifted = ((oldstate >> 18u) ^ oldstate) >> 27u;
    uint32_t rot = oldstate >> 59u;
    return (xorshifted >> rot) | (xorshifted << ((-rot) & 31));
}

void pcg32_srandom_r(pcg32_random_t* rng, uint64_t initstate, uint64_t initseq)
{
    rng->state = 0U;
    rng->inc = (initseq << 1u) | 1u;
    pcg32_random_r(rng);
    rng->state += initstate;
    pcg32_random_r(rng);
}

int main()
{
    size_t i;
    pcg32_random_t pcg;
    pcg32_srandom_r(&pcg, 42u, 52u);

    for (i = 0; i < 16; i++)
    {
        printf("%u\n", pcg32_random_r(&pcg));
    }
    return 0;
}

अनुक्रम:

2380307335
948027835
187788573
3952545547
2315139320
3279422313
2401519167
2248674523
3148099331
3383824018
2720691756
2668542805
2457340157
3945009091
1614694131
4292140870

तो क्या आपकी कार्य भाषा संबंधित है?
21

@ कर्नड नोप। C केवल एक उदाहरण है।
21

एक छोटी सी जावास्क्रिप्ट कार्यान्वयन देखने के लिए इंतजार नहीं कर सकता ..
डैनियल बेयर्ड

जवाबों:


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सीजेएम, 109 107 104 98 91 बाइट्स

यह ASCII रेंज के बाहर कुछ पात्रों का उपयोग करता है, लेकिन वे सभी विस्तारित ASCII के भीतर हैं, इसलिए मैं प्रत्येक चरित्र को बाइट (UTF-8 के रूप में गिनने के बजाय) के रूप में गिन रहा हूं।

{[2*0:A)|:B{AA"XQô-L-"256b*B1|+GG#%:A;__Im>^27m>_@59m>_@\m>@@~)31&m<|4G#%}:R~@A+:AR];}:S;

यह मूल रूप से C कोड का एक सटीक पोर्ट है।

बीज फ़ंक्शन एक ब्लॉक है जिसे स्टोर किया जाता है S, और रैंडम फ़ंक्शन एक ब्लॉक है जिसे स्टोर किया जाता है RSउम्मीद है initstateऔर initseqढेर पर और PRNG बीज। Rस्टैक पर कुछ भी उम्मीद नहीं करता है और उस पर अगले यादृच्छिक संख्या को छोड़ देता है।

के बाद से बुला Rबुला से पहले Sअपरिभाषित व्यवहार है, मैं वास्तव में परिभाषित करने कर रहा हूँ R के भीतर S है, इसलिए जब तक आप बीज ब्लॉक का उपयोग करें, Rसिर्फ एक खाली स्ट्रिंग और बेकार है।

stateचर में संग्रहीत किया जाता है Aऔर incमें संग्रहित है B

स्पष्टीकरण:

"The seed block S:";
[       "Remember start of an array. This is to clear the stack at the end.";
2*      "Multiply initseq by two, which is like a left-shift by one bit.";
0:A     "Store a 0 in A.";
)|:B    "Increment to get 1, bitwise or, store in B.";
{...}:R "Store this block in R. This is the random function.";
~       "Evaluate the block.";
@A+:A   "Pull up initstate, add to A and store in A.";
R       "Evaluate R again.";
];      "Wrap everything since [ in an array and discard it.";

"The random block R:";
AA            "Push two A's, one of them to remember oldstate.";
"XQô-L-"256b* "Push that string and interpret the character codes as base-256 digits.
               Then multiply A by this.";
B1|+          "Take bitwise or of 1 and inc, add to previous result.";
GG#%:A;       "Take modulo 16^16 (== 2^64). Store in A. Pop.";
__            "Make two copies of old state.";
Im>^          "Right-shift by 18, bitwise xor.";
27m>_         "Right-shift by 27. Duplicate.";
@59m>         "Pull up remaining oldstate. Right-shift by 59.";
_@\m>         "Duplicate, pull up xorshifted, swap order, right-shift.";
@@            "Pull up other pair of xorshifted and rot.";
~)            "Bitwise negation, increment. This is is like multiplying by -1.";
31&           "Bitwise and with 31. This is the reason I can actually use a negative value
               in the previous step.";
m<|           "Left-shift, bitwise or.";
4G#%          "Take modulo 4^16 (== 2^32).";

और यहाँ ओपी में टेस्ट हार्नेस के बराबर है:

42 52 S
{RN}16*

जो ठीक उसी संख्याओं को प्रिंट करता है।

इसका परीक्षण यहां करें। स्टैक एक्सचेंज दो अचूक पात्रों को स्ट्रिप्स करता है, इसलिए यदि आप उपरोक्त स्निपेट को कॉपी करते हैं तो यह काम नहीं करेगा। इसके बजाय वर्ण काउंटर से कोड कॉपी करें ।


पुष्टि: विज्ञापित के रूप में काम करता है।
व्रचिनि

11

सी, 195

मुझे लगा कि किसी को और अधिक कॉम्पैक्ट सी कार्यान्वयन पोस्ट करना चाहिए, भले ही यह जीतने का कोई मौका न हो। तीसरी पंक्ति में दो कार्य होते हैं: r()(समतुल्य pcg32_random_r()) और s()(समतुल्य pcg32_srandom_r())। अंतिम पंक्ति main()फ़ंक्शन है, जिसे वर्ण गणना से बाहर रखा गया है।

#define U unsigned
#define L long
U r(U L*g){U L o=*g;*g=o*0x5851F42D4C957F2D+(g[1]|1);U x=(o>>18^o)>>27;U t=o>>59;return x>>t|x<<(-t&31);}s(U L*g,U L i,U L q){*g++=0;*g--=q+q+1;r(g);*g+=i;r(g);}
main(){U i=16;U L g[2];s(g,42,52);for(;i;i--)printf("%u\n",r(g));}

हालांकि संकलक शिकायत करेगा, यह 64-बिट मशीन पर ठीक से काम करना चाहिए। 32-बिट मशीन पर आपको ( इस ideone डेमो की तरह ) बदलने के #define L longलिए एक और 5 बाइट्स जोड़ने होंगे ।#define L long long


पुष्टि की गई: मेरे लिए विज्ञापन के रूप में काम करता है (मिंट 64-बिट पर जीसीसी 4.8.2)।
23

मुझे यह नियम बनाना होगा कि srandomफ़ंक्शन आपके सबमिशन का हिस्सा है और इसे चरित्र गणना में शामिल किया जाना चाहिए। (आखिरकार, शायद आप इसे अनुकूलित करने के लिए कुछ चतुर तरीके के बारे में सोच सकते हैं।) यह मेरी गिनती से आपके वर्तमान स्कोर को 197 तक ले आएगा।
wchargin

@Chargin आह, ठीक है। मैंने 195 बाइट्स गिना।
स्क्विश ossifrage

5

जूलिया, 218 199 191 बाइट्स

डेटा प्रकारों का नाम बदलने के साथ-साथ कुछ अन्य छोटी चालों ने मुझे अतिरिक्त 19 बाइट्स द्वारा लंबाई में कटौती करने में मदद की। मुख्य रूप से दो को छोड़कर :: Int64 प्रकार के असाइनमेंट।

type R{T} s::T;c::T end
R(s,c)=new(s,c);u=uint32
a(t,q)=(r.s=0x0;r.c=2q|1;b(r);r.s+=t;b(r))
b(r)=(o=uint64(r.s);r.s=o*0x5851f42d4c957f2d+r.c;x=u((o>>>18$o)>>>27);p=u(o>>>59);x>>>p|(x<<-p&31))

नामों की व्याख्या (नीचे ungolfed संस्करण में नामों के अनुसार):

# R     : function Rng
# a     : function pcg32srandomr
# b     : function pcg32randomr
# type R: type Rng
# r.s   : rng.state
# r.c   : rng.inc
# o     : oldstate
# x     : xorshifted
# t     : initstate
# q     : initseq
# p     : rot
# r     : rng
# u     : uint32

राज्य 42 और अनुक्रम 52 के साथ प्रारंभिक बीज। छोटे प्रोग्राम के कारण आपको प्रारंभ के दौरान अब डेटा प्रकार को स्पष्ट रूप से बताने की आवश्यकता है (कोड के 14 बाइट्स या तो सहेजे गए)। आप 64-बिट सिस्टम पर स्पष्ट प्रकार के असाइनमेंट को छोड़ सकते हैं:

r=R(42,52) #on 64-bit systems or r=R(42::Int64,52::Int64) on 32 bit systems
a(r.s,r.c)

यादृच्छिक संख्याओं के पहले सेट का निर्माण करें:

b(r)

परिणाम:

julia> include("pcg32golfed.jl")
Checking sequence...
result round 1: 2380307335
target round 1: 2380307335   pass
result round 2: 948027835
target round 2: 948027835   pass
result round 3: 187788573
target round 3: 187788573   pass
             .
             .
             .

मैं वास्तव में आश्चर्यचकित था, कि मेरे नीचे का जूलिया संस्करण भी C (958 बाइट्स) के सैंपल सॉल्यूशन की तुलना में बहुत छोटा (543 बाइट्स) है।

Ungolfed संस्करण, 543 बाइट्स

type Rng{T}
    state::T
    inc::T
end

function Rng(state,inc)
    new(state,inc)
end

function pcg32srandomr(initstate::Int64,initseq::Int64)
    rng.state =uint32(0)
    rng.inc   =(initseq<<1|1)
    pcg32randomr(rng)
    rng.state+=initstate
    pcg32randomr(rng)
end

function pcg32randomr(rng)
    oldstate  =uint64(rng.state)
    rng.state =oldstate*uint64(6364136223846793005)+rng.inc
    xorshifted=uint32(((oldstate>>>18)$oldstate)>>>27)
    rot       =uint32(oldstate>>>59)
    (xorshifted>>>rot) | (xorshifted<<((-rot)&31))
end

आप बीज को प्रारंभिक करते हैं (प्रारंभिक अवस्था = 42, प्रारंभिक अनुक्रम = 52):

rng=Rng(42,52)
pcg32srandomr(rng.state,rng.inc)

तो आप के साथ यादृच्छिक संख्या बना सकते हैं:

pcg32randomr(rng)

यहाँ एक परीक्षण स्क्रिप्ट का परिणाम है:

julia> include("pcg32test.jl")
Test PCG
Initialize seed...
Checking sequence...
result round 1: 2380307335
target round 1: 2380307335   pass
result round 2: 948027835
target round 2: 948027835   pass
result round 3: 187788573
target round 3: 187788573   pass
             .
             .
             .
result round 14: 3945009091
target round 14: 3945009091   pass
result round 15: 1614694131
target round 15: 1614694131   pass
result round 16: 4292140870
target round 16: 4292140870   pass

जैसा कि मैं एक अजैविक प्रोग्रामर हूं, मुझे इसे काम करने में लगभग एक दिन लगा। पिछली बार जब मैंने C (वास्तव में C ++) में कुछ कोडिंग की कोशिश की थी, लगभग 18 साल पहले, लेकिन बहुत सारे google-fu ने आखिरकार मुझे एक काम करने वाला जूलिया वर्जन बनाने में मदद की। मुझे कहना है, मैंने कोडगुल्फ़ पर कुछ दिनों के दौरान बहुत कुछ सीखा है। अब मैं एक पीट संस्करण पर काम करना शुरू कर सकता हूं। यह पूरी तरह से काम करने वाला है, लेकिन मैं वास्तव में, वास्तव में पीट के लिए एक (अच्छा) यादृच्छिक संख्या जनरेटर चाहता हूं ;)

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