随机数产生方法
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产⽣随机数的三种⽅式1. java.util.Random java.util.Random类提供了以下产⽣随机数的⽅法: (1) 通过Random() 构造⽅法实例化的对象产⽣随机数 Random r=new Random(); 特点:每次运⾏产⽣的随机数都不⼀样。
(2) 通过Random(long seed) 构造⽅法实例化的对象产⽣随机数 Random r=new Random(long seed); 特点:seed相同产⽣的随机数相同,不同seed之间产⽣的随机数也不同。
举例:public void testRandom(){Random r=new Random();Random r5=new Random(5);Random r10=new Random(10);List<Integer> list=new ArrayList<Integer>();list.clear();System.out.println("1. 利⽤Random()构造函数产⽣的随机数:");for(int i=0;i<10;i++) {list.add(r.nextInt(100));}System.out.println(list);System.out.println("");list.clear();System.out.println("2. 利⽤Random(5)构造函数产⽣的随机数:");for(int i=0;i<10;i++) {list.add(r5.nextInt(100));}System.out.println(list);System.out.println("");list.clear();System.out.println("3. 利⽤Random(10)构造函数产⽣的随机数:");for(int i=0;i<10;i++) {list.add(r10.nextInt(100));}System.out.println(list);}运⾏结果:第⼀次运⾏上述代码的结果如下:第⼆次运⾏上述代码的结果如下:第三次运⾏上述代码的结果如下:由以上三次运⾏的结果不难发现: 1) 利⽤Random() 构造函数实例化的对象产⽣的随机数每次都不⼀样。
随机数的生成方法
一、随机数的定义
随机数是指一组无规律的数字组合,每一次随机出来的结果都完全不同。
随机数是在一定范围内取出一个完全随机的数,用于计算机系统中一
些需要给定一组随机数、模拟实际环境的应用场合。
随机数可以实现一定
的不可预测性,是计算机安全性的重要保障,在数据传输安全、加密技术
中有着重要的作用。
1、基于数学模型的方法
a)均匀分布的随机数生成
均匀分布的随机数是在给定的[A,B](A<B)之间取出一个完全随机的数,即数学上的均匀分布。
一种常用的均匀随机数生成方法是线性同余法,它
的实现步骤如下:
①确定一个循环移位寄存器R,其状态位数为n,状态序列的周期为
2^n,即从0到2^n-1;
②确定一个模数运算法则,用于对R进行变换;
③设置初值R0,在此基础上,依次计算R1,R2,R3,…,Rn;
④通过将状态序列Ri映射为[A,B]区间内的均匀分布随机数。
b)指数分布的随机数生成
指数分布的随机数生成可以利用指数函数的特性,其核心思想是:以
一些概率将一个离散型随机变量转换为连续性随机变量,再根据指数函数
求出该随机变量的概率分布,从而产生均匀分布的概率分布。
指数分布随机数生成的实现步骤如下:。
随机数生成公式随机数生成公式是一种计算机程序中常用的技术,可以生成随机的数字,用于模拟和实验等场景中。
本文将介绍几种常见的随机数生成公式及其应用场景。
一、线性同余法(Linear Congruential Method)线性同余法是一种简单而又高效的随机数生成方法,其公式为:Xn+1 = (aXn + c) mod m其中Xn为当前随机数,a、c、m为常数,mod为模运算符。
该公式的原理是通过不断迭代计算,每次得到一个新的随机数。
该方法的优点是计算速度快,缺点是会产生周期性重复的随机数序列。
该方法常用于模拟和实验场景中。
二、梅森旋转算法(Mersenne Twister)梅森旋转算法是一种广泛应用的随机数生成方法,其公式为:Xn+1 = Xn⊕(Xn >> u)其中Xn为当前随机数,⊕为异或运算符,>>为右移运算符,u为常数。
该公式的原理是通过对当前随机数进行位运算,得到一个新的随机数。
该方法的优点是生成的随机数序列较为均匀,缺点是计算速度较慢。
该方法常用于加密和安全场景中。
三、高斯分布随机数生成公式(Gaussian Distribution)高斯分布随机数生成公式是一种生成符合正态分布(高斯分布)的随机数的方法,其公式为:X = μ + σ * Z其中μ为均值,σ为标准差,Z为符合标准正态分布的随机数。
该公式的原理是通过对标准正态分布进行线性变换,得到符合正态分布的随机数。
该方法的优点是生成的随机数符合实际分布规律,缺点是计算量较大。
该方法常用于金融和统计场景中。
四、指数分布随机数生成公式(Exponential Distribution)指数分布随机数生成公式是一种生成符合指数分布的随机数的方法,其公式为:X = -ln(U) / λ其中U为符合均匀分布的随机数,ln为自然对数函数,λ为指数分布的参数。
该公式的原理是通过对均匀分布进行变换,得到符合指数分布的随机数。
cmodel随机数产生的几种方法CModel是一种用于生成随机数的方法。
随机数在计算机科学中被广泛应用于各种领域,包括密码学、模拟、统计分析等。
CModel提供了多种产生随机数的方式,本文将介绍其中的几种方法。
1. 线性同余法线性同余法是一种常见的随机数生成方法。
它使用一个递推公式,通过不断迭代产生一系列的伪随机数。
具体而言,线性同余法使用一个初始值(种子)和一组固定的参数,通过对初始值进行一系列的数学运算(如加法、乘法和求模等),得到下一个随机数。
这个方法的优点是简单易实现,但缺点是周期性较短,容易出现重复的随机数序列。
2. 梅森旋转算法梅森旋转算法是一种高质量的伪随机数生成方法。
它使用一个庞大的状态空间和复杂的数学运算,产生高质量的随机数序列。
梅森旋转算法的优点是周期较长且随机性较好,可以满足大多数应用的需求。
然而,该算法的实现相对复杂,需要消耗较多的计算资源。
3. 线性反馈移位寄存器(LFSR)线性反馈移位寄存器是一种基于位运算的随机数生成方法。
它使用一个寄存器和一组固定的反馈系数,通过对寄存器中的位进行位运算(如异或、与、或等),得到下一个随机数。
LFSR的优点是实现简单,运算速度快,但缺点是周期较短,随机性较差。
4. 哈希函数哈希函数是一种将任意长度的输入映射为固定长度输出的函数。
在随机数生成中,可以使用哈希函数将一个随机的种子值转换为一个随机数。
哈希函数的优点是输出的随机数具有较好的随机性和分布性,而且可以通过调整种子值来调整输出的随机数范围。
然而,哈希函数的缺点是计算复杂度较高,可能会影响随机数的生成速度。
总结起来,CModel提供了多种随机数生成方法,包括线性同余法、梅森旋转算法、线性反馈移位寄存器和哈希函数等。
每种方法都有其特点和适用范围,开发者可以根据具体需求选择合适的方法。
在使用这些方法时,需要注意它们可能存在的周期性较短、随机性较差或计算复杂度较高的问题。
通过合理选择和使用这些方法,可以有效地生成高质量的随机数序列,满足各种应用的需求。
随机数的方法随机数是计算机领域中常用的一种方法,用于产生一组随机的数值。
在一些需要随机性的计算中,比如密码学、概率统计、物理模拟等,随机数的作用不可忽视。
下面将介绍几种常用的随机数产生方法。
一、线性同余法线性同余法是最简单、最基础的随机数产生算法。
它的计算原理是利用某个数不断地乘以一个常数并加上另一个常数,然后对一个大数取余数,得到的余数就是一个伪随机数。
该算法的公式为:X(n+1) = (aX(n)+c) mod m其中,X(n)为第n个随机数,a、c、m为常数。
为了避免过多的线性相关性,常数的选择至关重要。
二、拉斐特——罗森费尔德算法拉斐特——罗森费尔德算法又称真随机数发生器,它是一种基于物理过程的随机数生成方法。
它的原理是利用光电效应或微波辐射产生的电信号的微小变化,作为随机因素,产生随机数。
该算法生成的随机数既真实又不可预测,但是需要一些特殊的硬件设备才能实现。
三、梅森旋转算法梅森旋转算法是一种用于产生高质量随机数的算法。
它的原理是利用一个大型的循环移位寄存器,每次进行大量的移位运算以增加随机性。
该算法的随机性非常好,并且产生的随机数周期很长,但是它需要更多的时间和计算资源来实现。
四、高斯分布高斯分布是一种常见的概率分布,也是一种常用的随机数生成方法。
它的原理是根据正态分布函数的概率密度函数来产生符合该函数的随机数。
通过该方法生成的随机数呈现出逼近正态分布的性质,适用于需要模拟实际情况的概率统计问题。
总之,随机数发生算法有很多种,我们需要根据实际需要选择合适的算法。
在实际应用中,需要考虑到随机数的质量、随机性、周期性等方面问题。
产生随机数的方法
1. 使用计算机随机数生成器:计算机技术已经非常发达,在计算机上可以直接使用随机数生成器进行随机数的生成。
2. 使用物理设备:可以使用物理设备,例如硬币、骰子、纸牌等进行随机数的生成。
3. 使用随机数表:随机数表是由数字随机排列形成的表格,可以从中随机挑选数字作为随机数。
4. 使用数学公式:使用科学的数学公式对既定范围内的数字进行随机计算,能够产生随机的结果。
5. 综合使用多种方法:对于某些需要高强度、高安全性的情况,建议综合上述方法,加强随机数的随机性。
随机数生成公式
随机数生成公式
随机数的产生是一门重要研究领域,随机数常用于计算机科学领域,如密码学的研究,计算机算法的实验,游戏编程等等。
它还常用于统计学,模拟研究等等。
下面介绍几种常用的随机数生成公式:
1、伪随机数生成公式:
基于线性同余发,采用x=(ax+b) mod c计算方式,下一次的x值就是等于上一次计算结果。
其中a、b、c均为常数,这是一种非常简单的随机数生成方式。
但它只能产生有限的几种可能的随机数,不能满足某些应用场景的需要。
2、多项式函数生成公式:
多项式函数生成公式是一种多元多项式的形式,每次计算结果可以根据前几次计算的值,也就是前几次的随机数,再利用多项式函数,进行计算,从而产生最终的随机数。
3、混合随机数生成公式:
混合随机数生成公式是一种混合两种或多种随机数产生方式,以此来获得更好的随机数品质。
比如说,可以将伪随机数的产生过程和多项式函数的计算方式混合在一起,这样就可以产生更加好的随机数了。
4、梅森旋转算法:
梅森旋转算法是一种基于特殊函数构造的随机数生成方式,它
可以产生更加复杂的随机数,从而满足一些应用场景的需要。
总的来说,随机数的产生仍然是一个非常重要的研究领域,找到更加有效的方式,以便于计算机更加精准地产生随机数。
C语言中产生随机数的方法在C语言中,可以使用多种方法产生随机数。
下面将介绍三种常用的方法:使用rand函数、使用srand函数、使用时间戳作为种子。
1. 使用rand函数:rand函数是C标准库中用于产生伪随机数的函数,其返回一个介于0至RAND_MAX之间的随机整数。
使用rand函数需要包含stdlib.h头文件。
```#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int maiint i, n;printf("输入一个整数:");scanf("%d", &n);//产生n个随机数for (i = 0; i < n; i++)printf("%d\n", rand();}return 0;```2. 使用srand函数:srand函数用于设置rand函数的种子,通过设置不同的种子可以获取不同的随机数序列。
使用srand函数需要包含stdlib.h头文件。
```#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int maiint i, n;printf("输入一个整数:");scanf("%d", &n);//设置种子为当前时间//产生n个随机数for (i = 0; i < n; i++)printf("%d\n", rand();}return 0;```3.使用时间戳作为种子:```#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int maiint i, n;printf("输入一个整数:");scanf("%d", &n);//获取当前时间的时间戳//产生n个随机数for (i = 0; i < n; i++)printf("%d\n", rand();}return 0;```以上就是在C语言中产生随机数的三种常用方法。
均匀随机数的产生算法下面将介绍几种常见的均匀随机数产生算法:1. 线性同余法算法(Linear congruential generator, LCG):线性同余法算法是最常见的随机数产生算法之一、它的基本原理是通过以下递推公式得到随机数:Xn+1 = (a * Xn + c) mod m其中,Xn是当前的随机数,Xn+1是下一个随机数,a、c、m是常数,通常选择合适的a、c、m可以产生具有良好均匀性的随机数序列。
2. 递推式产生器(Recursive generator):递推式产生器是一种基于数学递推公式的随机数产生算法。
其基本原理是通过递推公式不断更新随机数的值,从而产生一系列随机数。
递推式产生器的一个常见例子是Fibonacci递推式:Xn+2 = (Xn+1 + Xn) mod m其中,Xn是当前的随机数,Xn+2是下一个随机数。
3. 平方取中法(Middle-square method):平方取中法是一种简单的随机数产生算法。
它的基本原理是通过将当前的随机数平方并取中间的几位数字作为下一个随机数。
具体步骤如下:-将当前的随机数平方,得到一个更大的数。
-取平方结果的中间几位作为下一个随机数。
-若需要较大的随机数,再次对下一个随机数进行平方取中操作。
4. 梅森旋转算法(Mersenne Twister):梅森旋转算法是一种基于梅森素数(Mersenne prime)的随机数产生算法。
它具有周期长、随机性好等特点,广泛应用于模拟、统计等领域。
该算法基于以下递归公式生成随机数:Xn=Xn-M^(Xn-M+1,u)其中,Xn是当前的随机数,Xn-M和Xn-M+1是前面两个随机数,u是一系列位操作(如或运算、异或运算等)。
通过选择不同的Xn-M和Xn-M+1,可以生成不同的随机数序列。
混合线性同余法是一种多元随机数产生算法。
它的基本原理是将多个线性同余法的结果进行线性组合,从而产生更高质量的随机数。
随机数的产生1.随机数的概念随机数是在一定范围内随机产生的数,并且得到这个范围内任何一个数的机会是均等的.它可以帮助我们模拟随机试验,特别是一些成本高、时间长的试验,用随机模拟的方法可以起到降低成本,缩短时间的作用.2.随机数的产生方法:一般用试验的方法,如把数字标在小球上,搅拌均匀,用统计中的抽签法等抽样方法,可以产生某个范围内的随机数.在计算器或计算机中可以应用随机函数产生某个范围的伪随机数,当作随机数来应用.3.随机模拟法(蒙特卡罗法):用计算机或计算器模拟试验的方法,具体步骤如下:(1)用计算器或计算机产生某个范围内的随机数,并赋予每个随机数一定的意义;(2)统计代表某意义的随机数的个数M和总的随机数个数N;(3)计算频率()n Mf AN作为所求概率的近似值.要点诠释:1.对于抽签法等抽样方法试验,如果亲手做大量重复试验的话,花费的时间太多,因此利用计算机或计算器做随机模拟试验可以大大节省时间.2.随机函数RANDBETWEEN(a,b)产生从整数a到整数b的取整数值的随机数.3. 随机数具有广泛的应用,可以帮助我们安排和模拟一些试验,这样可以代替我们自己做大量重复试验,比如现在很多城市的重要考试采用产生随机数的方法把考生分配到各个考场中.4.在区间[a,b]上的均匀随机数与整数值随机数的共同点都是等可能取值,不同点是均匀随机数可以取区间内的任意一个实数,整数值随机数只取区间内的整数.5.利用几何概型的概率公式,结合随机模拟试验,可以解决求概率、面积、参数值等一系列问题,体现了数学知识的应用价值.6.用随机模拟试验不规则图形的面积的基本思想是,构造一个包含这个图形的规则图形作为参照,通过计算机产生某区间内的均匀随机数,再利用两个图形的面积之比近似等于分别落在这两个图形区域内的均匀随机点的个数之比来解决.7.利用计算机和线性变换Y=X*(b-a)+a,可以产生任意区间[a,b]上的均匀随机数.。
经济统计学中的随机数生成方法随机数在经济统计学中起着重要的作用,它们被广泛应用于模拟实验、抽样调查、蒙特卡洛方法等领域。
在经济统计学中,我们需要生成高质量的随机数,以确保模拟结果的准确性和可靠性。
本文将介绍几种常见的经济统计学中的随机数生成方法。
1. 线性同余法(Linear Congruential Method,LCM)线性同余法是一种简单而常用的随机数生成方法。
它基于一个递推公式,通过不断迭代生成随机数序列。
该方法的优点是计算简单,速度快,但缺点是周期性较短,容易产生重复的随机数序列。
2. 梅森旋转算法(Mersenne Twister)梅森旋转算法是一种较为复杂的随机数生成方法,它通过使用一个大型的数组来存储随机数序列。
该方法具有较长的周期性和较高的随机性,被广泛应用于经济统计学中的模拟实验和蒙特卡洛方法。
3. 反射法(Reflection Method)反射法是一种基于几何概率的随机数生成方法。
它通过将一个随机点投射到一个特定的几何形状上,然后根据投射点的位置确定生成的随机数。
反射法在经济统计学中常用于生成服从特定分布的随机数,如正态分布、均匀分布等。
4. 拒绝抽样法(Rejection Sampling)拒绝抽样法是一种基于概率密度函数的随机数生成方法。
它通过生成一个随机点,然后根据概率密度函数的值来决定是否接受该点作为随机数。
拒绝抽样法在经济统计学中常用于生成服从复杂分布的随机数,如伽马分布、贝塔分布等。
5. 蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method)蒙特卡洛方法是一种基于概率统计的随机数生成方法。
它通过随机抽样和统计模拟来解决经济统计学中的复杂问题。
蒙特卡洛方法在经济统计学中广泛应用于风险评估、投资决策、期权定价等领域。
总结起来,经济统计学中的随机数生成方法有线性同余法、梅森旋转算法、反射法、拒绝抽样法和蒙特卡洛方法等。
这些方法各有优缺点,适用于不同的应用场景。
在实际应用中,我们需要根据具体问题的要求选择合适的随机数生成方法,并进行合理的参数设置,以保证模拟结果的准确性和可靠性。
第五章 随机数的产生§5.1 [0, 1]均分布随机数产生1、[0, 1]均匀分布密度函数⎩⎨⎧<≤=otherx x f 0101)( 分布函数⎪⎩⎪⎨⎧≥<≤<=111000)(x x xx x F 2、产生均匀随机数的一般方法(1)随机数表法把事先作好的随机数输入到内存或外存贮器中缺点:占用下量内存,放在外存贮器时,降低运行速度 (2)利用硬设备产生随机数,如放射粒子的放射源,电子管或晶体管的固有噪声放大作为随机源。
(3)用移位寄存器产生随机数, (4)用数学公式产生随机数3、产生伪随机数的要求(1)有较理想的随机性和均匀性 (2)程序应简短、运行快、占内存少(3)循环周期应可能大(4)伪随机数列中,前后之间和各子列之间,相互独立。
(5)保证所要求的精度4、数学公式产生的方法(1)平方取中法b 进制2k 位的数,自乘后得到4k 位的乘积,去头截位,取中间2k 位,易出现退化现象 (2)倍积取中法S i+1=[k. S i ],k 为常数,[k. S i ]表示k. S i 中间的n 位 (3)同余法 a 、加同余法M X X X X k i i i k i mod 11-++++++=统计性能差b 、二次同余法M c ax dx x i i i mod 21++=+计算复杂c 、线性同余法M c ax x i i mod 1+=-5、线性同余法M c aX X i i mod 1+=-其中a 为乘子,o X 为种子,C 为常数,M 为模 迭代步骤:(1)设定a, c, M 值,并给定初始种子o X (2)令1=i(3)M c aX X i i mod 1+=- (4)M X i i /=ξ (5)1+=i i ,转入(3)分析:i i i Mk c aX X -+=-1,]/)[(1M c aX k i i +=-取整)()1(11110---+++-++++=n n n n n n a k a k k M a a c X a XM a a c X a n o nmod 11⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+=序列{}i X 返回初始值o X 之前取值的个数,称为序列的周期p ,M p ≤M a a c X a X p pmod 1)1(00--+=0mod )1)(1(=-+-M a CX a o p 选择o X c a ,,和M 使p 达到最大结论1:若s M 2=,S 为计算机位数,若c 与M 互素,且14+=k a 则{}i X 的周期为M ,p=M 。
伪随机数的产生,现在用得较多的是“线性同余法"
就是下面这个式子
R(n+1) = [R(n) * a + b] mod c
为使随机数分布尽量均匀,a、b 均为质数, c 一般取值域内的最大值(mod 是求余数)
从这个式了可以看出,每次产生的随机数都跟上一次产生的数有关系,那么,第一个数是怎么来的呢?这就是线性同余法中必须用的的”种子",也就是说,给定某个种子后,所产生的随机数序列是固定的,在计算机编程中,一般使用系统时间来初始化种子,就是前面代码中的srand((unsigned)time(NULL)); 这一句了。
因为每次运行程序的时间肯定不一样,所以产生散列肯定也不一样,从而达到“随机”的目的。
a,b,c 的取值我用的是a=3373, b=1, c=32768
下面的两个子程序是我在我的项目(S7-200 226)中产生随机的系统编号用的,因为我的编号中只有4位数采用了随机数,所以下面的程序中用的是整型,最大范围为32767。
如果需要更宽范围的随机数,可以采用双字类型,并适当修改程序,代码很简单,就是将上面那个表达式用S7-200 的指令表示出来就行了。
这两个子程序是从MicroWIN V4.0 中导出来的,可以将它们用文本编辑器保存
为AWL 文件后直接导入MicroWIN。
使用时在第一个扫描周期调用Srand 初始种子,需要随机数的地方调用Random Random 有了个最大范围参数,可以限制生成的随机数的最大范围,比如我只需要4位随机数,所以一般这样调用CALL Random, 10000, vw0,生成的数就在0-9999 范围内
下面是代码:
SUBROUTINE_BLOCK Srand:SBR17
TITLE=初始化随机数种子
//
// 直接使用系统时钟的分秒来作为种子
VAR_OUTPUT
seed:WORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
TODR VB1990
Network 2
LD SM0.0
BTI VB1994, AC1
SLW AC1, 8
BTI VB1995, AC3
+I AC3, AC1
MOVW AC1, LW0
END_SUBROUTINE_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK Random:SBR16
TITLE=随机数发生器
//
// 线性同余法获取伪随机数,范围:0~32767
//
// seed = (seed * 3373 + 1) % 32768; //
VAR_INPUT
wMax:WORD; // 最大范围
END_VAR
VAR_OUTPUT
wOut:WORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1
// wSeed * 3373 + 1 => AC1
LD SM0.0
ITD VW1940, AC1
*D 3373, AC1
INCD AC1
Network 2
// AC1 mod 32768 => wSeed
LD SM0.0
MOVD AC1, AC3
/D +32768, AC3
*D 32768, AC3
-D AC3, AC1
DTI AC1, VW1940
Network 3
// wSeed / 32768 * wMax => wOut LD SM0.0
DTR AC1, AC1
/R 32768.0, AC1
ITD LW0, AC3
DTR AC3, AC3
*R AC3, AC1
ROUND AC1, AC1
DTI AC1, LW2
END_SUBROUTINE_BLOCK。