मैंने सादे जावास्क्रिप्ट में कई अच्छे, छोटे और तेज Pseudorandom नंबर जनरेटर (PRNG) कार्यों को लागू किया है। उन सभी को सीड किया जा सकता है और अच्छी गुणवत्ता वाले नंबर प्रदान किए जा सकते हैं।
सबसे पहले, अपने PRNGs को ठीक से इनिशियलाइज़ करने का ध्यान रखें। नीचे दिए गए अधिकांश जनरेटर में बिल्ट-इन सीड जनरेट करने की प्रक्रिया (सरलता के लिए) नहीं है, लेकिन PRNG की प्रारंभिक अवस्था के रूप में एक या अधिक 32-बिट मानों को स्वीकार करते हैं । इसी तरह के बीज (जैसे 1 और 2 का एक साधारण बीज) कमजोर PRNGs में सहसंबंध पैदा कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट में समान गुण होते हैं (जैसे यादृच्छिक रूप से उत्पन्न स्तर समान)। इससे बचने के लिए, PRNGs को अच्छी तरह से वितरित बीज के साथ शुरू करना सबसे अच्छा अभ्यास है।
शुक्र है कि PRNG के लिए शॉर्ट स्ट्रिंग्स से बीज उत्पन्न करने में हैश फ़ंक्शन बहुत अच्छे हैं। एक अच्छा हैश फ़ंक्शन दो स्ट्रिंग्स समान होने पर भी बहुत भिन्न परिणाम उत्पन्न करेगा। यहाँ एक उदाहरण मुरमुरैश 3 के मिक्सिंग फंक्शन पर आधारित है:
function xmur3(str) {
for(var i = 0, h = 1779033703 ^ str.length; i < str.length; i++)
h = Math.imul(h ^ str.charCodeAt(i), 3432918353),
h = h << 13 | h >>> 19;
return function() {
h = Math.imul(h ^ h >>> 16, 2246822507);
h = Math.imul(h ^ h >>> 13, 3266489909);
return (h ^= h >>> 16) >>> 0;
}
}
के बाद के प्रत्येक कॉल वापसी समारोह का xmur3एक नया "यादृच्छिक" 32-बिट हैश एक PRNG में एक बीज के रूप में प्रयोग की जाने वाली मूल्य पैदा करता है। यहां बताया गया है कि आप इसका उपयोग कैसे कर सकते हैं:
// Create xmur3 state:
var seed = xmur3("apples");
// Output four 32-bit hashes to provide the seed for sfc32.
var rand = sfc32(seed(), seed(), seed(), seed());
// Output one 32-bit hash to provide the seed for mulberry32.
var rand = mulberry32(seed());
// Obtain sequential random numbers like so:
rand();
rand();
वैकल्पिक रूप से, बस बीज को पैड करने के लिए कुछ डमी डेटा चुनें, और प्रारंभिक अवस्था को अच्छी तरह से मिलाने के लिए जनरेटर को कुछ बार (12-20 पुनरावृत्तियों) अग्रिम करें। यह अक्सर PRNGs के संदर्भ कार्यान्वयन में देखा जाता है, लेकिन यह प्रारंभिक राज्यों की संख्या को सीमित करता है।
var seed = 1337 ^ 0xDEADBEEF; // 32-bit seed with optional XOR value
// Pad seed with Phi, Pi and E.
// https://en.wikipedia.org/wiki/Nothing-up-my-sleeve_number
var rand = sfc32(0x9E3779B9, 0x243F6A88, 0xB7E15162, seed);
for (var i = 0; i < 15; i++) rand();
इन PRNG फ़ंक्शंस का आउटपुट एक सकारात्मक 32-बिट संख्या (0 से 2 32 -1) का उत्पादन करता है, जिसे बाद में 0-1 (0 समावेशी, 1 अनन्य) के बीच एक फ्लोटिंग-पॉइंट नंबर में बदल दिया जाता है Math.random(), यदि आप यादृच्छिक संख्या चाहते हैं किसी विशिष्ट श्रेणी का, MDN पर यह लेख पढ़ें । यदि आप केवल कच्चे बिट्स चाहते हैं, तो बस अंतिम विभाजन ऑपरेशन को हटा दें।
ध्यान देने योग्य एक और बात जेएस की सीमाएं हैं। नंबर केवल 53-बिट रिज़ॉल्यूशन तक पूरे पूर्णांक का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। और बिटवाइज़ ऑपरेशन का उपयोग करते समय, यह 32 तक कम हो जाता है। इससे C या C ++ में लिखे एल्गोरिदम को लागू करना मुश्किल हो जाता है, जो कि 64-बिट संख्या का उपयोग करते हैं। 64-बिट कोड को पोर्ट करने के लिए शिम की आवश्यकता होती है जो प्रदर्शन को काफी कम कर सकता है । तो सादगी और दक्षता के लिए, मैंने केवल एल्गोरिदम पर विचार किया है जो 32-बिट गणित का उपयोग करता है, क्योंकि यह सीधे जेएस के साथ संगत है।
अब, जनरेटर के लिए आगे। (मैं यहां संदर्भ के साथ पूरी सूची बनाए रखता हूं )
sfc32 (सरल फास्ट काउंटर)
sfc32 प्रैक्ट्रैंड रैंडम नंबर टेस्टिंग सूट का हिस्सा है (जो यह पाठ्यक्रम से गुजरता है)। sfc32 में 128-बिट स्थिति है और JS में बहुत तेज़ है।
function sfc32(a, b, c, d) {
return function() {
a >>>= 0; b >>>= 0; c >>>= 0; d >>>= 0;
var t = (a + b) | 0;
a = b ^ b >>> 9;
b = c + (c << 3) | 0;
c = (c << 21 | c >>> 11);
d = d + 1 | 0;
t = t + d | 0;
c = c + t | 0;
return (t >>> 0) / 4294967296;
}
}
Mulberry32
शहतूत32 एक 32-बिट राज्य के साथ एक सरल जनरेटर है, लेकिन बहुत तेज़ है और इसमें अच्छी गुणवत्ता है (लेखक बताता है कि यह gjrand परीक्षण सूट के सभी परीक्षण पास करता है और इसमें पूर्ण 2 32 अवधि है, लेकिन मैंने सत्यापित नहीं किया है)।
function mulberry32(a) {
return function() {
var t = a += 0x6D2B79F5;
t = Math.imul(t ^ t >>> 15, t | 1);
t ^= t + Math.imul(t ^ t >>> 7, t | 61);
return ((t ^ t >>> 14) >>> 0) / 4294967296;
}
}
यदि आप सिर्फ एक सरल लेकिन सभ्य PRNG की जरूरत है और मैं यादृच्छिक संख्या ( जन्मदिन की समस्या देखें ) के अरबों की जरूरत नहीं है, तो मैं यह सिफारिश करेंगे ।
xoshiro128 **
मई 2018 तक, जोशी / ब्लैकमैन (जिन्होंने क्रोम में उपयोग किया जाता है, जो कि Xoroshiro भी लिखा है) द्वारा , Xoshiro128 ** Xorshift परिवार का नया सदस्य है । यह सबसे तेज़ जनरेटर है जो 128-बिट राज्य प्रदान करता है।
function xoshiro128ss(a, b, c, d) {
return function() {
var t = b << 9, r = a * 5; r = (r << 7 | r >>> 25) * 9;
c ^= a; d ^= b;
b ^= c; a ^= d; c ^= t;
d = d << 11 | d >>> 21;
return (r >>> 0) / 4294967296;
}
}
लेखकों का दावा है कि यह यादृच्छिकता परीक्षणों को अच्छी तरह से पास करता है ( यद्यपि कैविटीज़ के साथ )। अन्य शोधकर्ताओं ने बताया है कि टेस्टयू 01 (विशेष रूप से लिनियरकॉम और बाइनरीरैंक) में कुछ परीक्षण विफल हो जाते हैं। व्यवहार में, जब फ्लोट्स का उपयोग किया जाता है (जैसे कि ये कार्यान्वयन), तो यह मुद्दों का कारण नहीं होना चाहिए, लेकिन कच्चे बिट पर निर्भर होने पर मुद्दों का कारण हो सकता है।
JSF (जेनकींस स्मॉल फास्ट)
यह जेस जेनकिंस (2007) द्वारा JSF या 'स्मॉलप्रेंज' है, जो उस व्यक्ति ने बनाया है जिसे ISAAC और SpookyHash बनाया गया है । यह प्रैक्ट्रैंड परीक्षण पास करता है और यह काफी तेज़ होना चाहिए, हालांकि एसएफसी जितना तेज़ नहीं।
function jsf32(a, b, c, d) {
return function() {
a |= 0; b |= 0; c |= 0; d |= 0;
var t = a - (b << 27 | b >>> 5) | 0;
a = b ^ (c << 17 | c >>> 15);
b = c + d | 0;
c = d + t | 0;
d = a + t | 0;
return (d >>> 0) / 4294967296;
}
}
LCG (उर्फ लेहमर / पार्क-मिलर RNG या MCG)
एलसीजी बेहद तेज और सरल है, लेकिन इसकी यादृच्छिकता की गुणवत्ता इतनी कम है, कि अनुचित उपयोग वास्तव में आपके कार्यक्रम में कीड़े पैदा कर सकता है! बहरहाल, यह कुछ जवाबों का उपयोग करने के सुझाव से काफी बेहतर है Math.sinया Math.PI! यह हालांकि वन-लाइनर है, जो अच्छा है :)।
var LCG=s=>()=>(2**31-1&(s=Math.imul(48271,s)))/2**31;
इस कार्यान्वयन को न्यूनतम मानक RNG कहा जाता है, जैसा कि 1988 और 1993 में पार्क-मिलर द्वारा प्रस्तावित और C ++ 11 में लागू किया गया था minstd_rand। ध्यान रखें कि राज्य 31-बिट है (31 बिट्स 2 बिलियन संभव राज्य देते हैं, 32 बिट्स दोगुना देते हैं)। यह PRNG का बहुत ही प्रकार है जिसे अन्य बदलने का प्रयास कर रहे हैं!
यह काम करेगा, लेकिन मैं इसका उपयोग नहीं करूंगा जब तक कि आपको वास्तव में गति की आवश्यकता न हो और यादृच्छिकता गुणवत्ता (वैसे भी यादृच्छिक क्या है?) के बारे में परवाह नहीं है। एक खेल जाम या एक डेमो या कुछ के लिए महान। एलसीजी बीज सहसंबंधों से ग्रस्त हैं, इसलिए एलसीजी के पहले परिणाम को त्यागना सबसे अच्छा है । और यदि आप एलसीजी का उपयोग करने पर जोर देते हैं, तो एक वेतन वृद्धि मूल्य जोड़ने से परिणामों में सुधार हो सकता है, लेकिन यह संभवत: निरर्थकता में एक व्यायाम है जब बहुत बेहतर विकल्प मौजूद हैं।
32-बिट राज्य (राज्य-स्थान में वृद्धि) की पेशकश करने वाले अन्य गुणक प्रतीत होते हैं:
var LCG=s=>()=>(s=Math.imul(741103597,s)>>>0)/2**32;
var LCG=s=>()=>(s=Math.imul(1597334677,s)>>>0)/2**32;
ये LCG मान इस प्रकार हैं: P. L.Ecuyer: Linear Congruential Generators of विभिन्न आकारों और अच्छी जाली संरचना की एक तालिका, 30 अप्रैल 1997।