Який із двигунів випадкових чисел <випадкових> насправді слід використовувати на практиці? std :: mt19937?

Припустимо, ви хочете використовувати засоби C ++ <random>у практичній програмі (для деякого визначення поняття "практичний" - обмеження тут є частиною цього питання). У вас приблизно такий код:

int main(int argc, char **argv) {
    int seed = get_user_provided_seed_value(argc, argv);
    if (seed == 0) seed = std::random_device()();
    ENGINE g(seed);  // TODO: proper seeding?
    go_on_and_use(g);
}

Моє запитання, який тип слід використовувати ENGINE?

• Я завжди говорив, std::mt19937тому що це було швидко вводити і розпізнавати імена. Але в наші дні здається, що всі говорять про те, що Mersenne Twister дуже важка і не кеш-пам'ять і навіть не здає всіх статистичних тестів, які роблять інші.

• Я хотів би сказати, std::default_random_engineтому що це очевидний "дефолт". Але я не знаю, чи варіюється вона від платформи до платформи, і я не знаю, чи є це статистично корисним.

• Оскільки в наші дні всі працюють на 64-бітній платформі, чи варто нам принаймні використовувати std::mt19937_64більше std::mt19937?

• Я хотів би сказати pcg64або xoroshiro128тому, що вони здаються шанованими і легкими, але їх взагалі немає <random>.

• Я нічого не знаю minstd_rand, minstd_rand0, ranlux24, knuth_bзвичайно , вони повинні бути добре для чого - то - і т.д.?

Очевидно, що тут є деякі конкуруючі обмеження.

• Міцність двигуна. ( <random>не має криптографічно сильних PRNG, але все ж деякі стандартизовані "слабкіші", ніж інші, правда?)

• sizeof двигун.

• Швидкість його operator().

• Простота висіву насіння. mt19937сумно важко висівати належним чином, оскільки у нього стільки стану для ініціалізації.

• Переносимість між постачальниками бібліотек. Якщо один постачальник foo_engineвиробляє різні номери від інших постачальників foo_engine, це не добре для деяких програм. (Сподіваємось, це не виключає нічого, крім можливо default_random_engine.)

Зваживши всі ці обмеження якнайкраще, що ви скажете, це остаточна відповідь "найкраща практика перебування в межах стандартної бібліотеки"? Чи варто просто продовжувати використовувати std::mt19937, чи що?

Довідник C ++ перераховує всі випадкові двигуни, що надаються C ++. Однак вибір двигунів залишає бажати кращого (наприклад, дивіться мій список високоякісних випадкових генераторів ). Наприклад:

• default_random_engine визначено реалізацією, тому невідомо, чи має двигун статистичні вади, які можуть турбувати додаток.
• linear_congruential_engineреалізує лінійні конгрурентні генератори. Однак вони, як правило, мають низьку якість, якщо модуль не є простим і дуже великим (принаймні 64 біт). Крім того, вони не можуть допустити більше насіння, ніж їх модуль.
• minstd_rand0і minstd_randвизнайте лише близько 2 ^ 31 насіння. knuth_bзагортає minstd_rand0та робить переміщення Байса-Дарема.
• mt19937і mt19937_64можна було б визначити набагато більше насіння, якби вони були краще ініціалізовані (наприклад, шляхом ініціалізації std::seed_seqз декількома результатами random_device, не лише одним), але вони використовують близько 2500 байт стану.
• ranlux24і ranlux48використовувати близько 577 бітів стану, але вони повільні (вони працюють, зберігаючи одні і відкидаючи інші псевдовипадкові виходи).

Однак у C ++ також є два двигуни, які обертають інший двигун, щоб потенційно поліпшити його властивості випадковості:

• discard_block_engine відкидає деякі виходи даного випадкового двигуна.
• shuffle_order_engine реалізує перемикання Бейса – Дарема заданого випадкового двигуна.

Наприклад, можна, наприклад, мати Відсіки-Durham перетасування mt19937, ranlux24або звичаю linear_congruential_engineз shuffle_order_engine. Можливо, обмотаний двигун кращої якості, ніж оригінальний. Однак важко передбачити статистичну якість нового двигуна, не перевіряючи його .

Таким чином, в очікуванні таких тестів, здається, mt19937це найбільш практичний двигун у стандарті C ++ на даний момент. Однак мені відомо, щонайменше, одна пропозиція додати ще один двигун випадкових чисел до майбутніх версій C ++ (див. Папір C ++ P2075 ).

За посиланням C ++ , default_random_engine:

Чи вибраний генератором бібліотеки генератор, який забезпечує принаймні прийнятну поведінку двигуна для відносно випадкового, недосвідченого та / або легкого використання.

Таким чином , для легкого використання ви не повинні турбуватися про що - небудь, насіння default_random_engineз , Epoch Time (time(0))і що було б добре досить;)