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我有兴趣了解更多有关位移位和随机生成位的操作背后的概念。下面是一些打印 20 个随机 64 位模式的代码。 “rand_bits”使用 C 标准 rand() 返回 64 位模式,其中除最低位外全部为零,这些位是随机的。低随机位的数量由函数的唯一参数提供。
const int LINE_CNT = 20;
void print_bin(uint64_t num, unsigned int bit_cnt);
uint64_t rand_bits(unsigned int bit_cnt);
int main(int argc, char *argv[]) {
int i;
srand(time(NULL));
for(i = 0; i < LINE_CNT; i++) {
uint64_t val64 = rand_bits(64);
print_bin(val64, 64);
}
return EXIT_SUCCESS;
}
void print_bin(uint64_t num, unsigned int bit_cnt) {
int top_bit_cnt;
if(bit_cnt <= 0) return;
if(bit_cnt > 64) bit_cnt = 64;
top_bit_cnt = 64;
while(top_bit_cnt > bit_cnt) {
top_bit_cnt--;
printf(" ");
}
while(bit_cnt > 0) {
bit_cnt--;
printf("%d", (num & ((uint64_t)1 << bit_cnt)) != 0);
}
printf("\n");
return;
}
/*
* Name: rand_bits
* Function: Returns a 64 bit pattern with all zeros except for the
* lowest requested bits, which are randomized.
* Parameter, "bit_cnt": How many of the lowest bits, including the
* lowest order bit (bit 0) to be randomized
* Return: A 64 bit pattern with the low bit_cnt bits randomized.
*/
uint64_t rand_bits(unsigned int bit_cnt) {
printf("int bit_cnt:", bit_cnt);
uint64_t result = rand();
uint64_t result_1 = result>>5;
// uint64_t result_1 = result>>7;
//return result;
return result_1;
}
例如,如果使用 24 作为参数值调用该函数,它可能会返回64位模式,如:
0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_1101_0110_0101_1110_0111_1100
目前,函数 rand_bits 可能会显示来自 rand() 函数的超过 15 个随机位,但这绝不是保证的。
我认为要像示例中那样获得 40 位,我可以右移这些位,但这似乎不是这个概念。这是否需要高阶位的位掩码或随机数生成器上的模计算?
关于如何返回全零且最低位 (bit_cnt) 随机化的位模式有什么建议吗?
更新:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
const int LINE_CNT = 20;
uint64_t rand_bits( unsigned number_of_bits ){
uint64_t r = 0;
unsigned i;
for(i = 0; i <= number_of_bits / 15; i++ ){
r = (r << 15) | (rand() & 0x7fff ) ;
}
return r & ~(~0ull << number_of_bits) ;
}
void print_bin(uint64_t num, unsigned int bit_cnt) {
int top_bit_cnt;
if(bit_cnt <= 0) return;
if(bit_cnt > 64) bit_cnt = 64;
top_bit_cnt = 64;
while(top_bit_cnt > bit_cnt) {
top_bit_cnt--;
printf(" ");
}
while(bit_cnt > 0) {
bit_cnt--;
printf("%d", (num & ((uint64_t)1 << bit_cnt)) != 0);
}
printf("\n");
return;
}
int main(void) {
int i;
/* for(i = 0; i < 64; i++)
print_bin(rand_bits(i),64);
return EXIT_SUCCESS;
*/
//I want to keep the code like this, but have the output shown in //the links.
srand(time(NULL));
for(i = 0; i < LINE_CNT; i++) {
uint64_t val64 = rand_bits(64);
print_bin(val64, 64);
}
return EXIT_SUCCESS;
}
当我按照原来的方式将代码保留在 main 中时,输出全是 0。有什么建议可以让我的代码保持原来在 main 中的方式并生成 20 行 64 位且最低位随机化吗?
最佳答案
rand()
生成 [0 ...RAND_MAX]
范围内的 int
。 RAND_MAX
至少为 32767
,并且肯定比 2 的幂小 1。
如此有效地循环几次,直到我们获得 bit_cnt
随机位。此技巧是利用 RAND_MAX
可能大于 32767
的优势来最小化循环计数。
#include <stdlib.h>
// Valid for 0 <= bit_cnt <= uintmax_t bit wdith
uintmax_t randomized_lowest_bits(unsigned bit_cnt) {
// Create mask, same as maximum return value
uintmax_t mask = 1;
if (bit_cnt >= CHAR_BIT * sizeof(uintmax_t)) {
mask = -1;
} else {
mask = (mask << bit_cnt) - 1;
}
uintmax_t limit = mask;
uintmax_t x = 0;
while (limit) {
// x *= (RAND_MAX +1)
// Done as below to prevent numeric overflow of `RAND_MAX + 1u` on rare machines.
// Let the compiler optimize it, likely into a fixed count left shift
#if RAND_MAX == INT_MAX
x = x * (RAND_MAX / 2 + 1) * 2;
#else
x *= RAND_MAX + 1;
#endif
// Bring in more bits
x += rand();
// Carefully divide by RAND_MAX + 1 with overflow safe guards
// Again, let the compiler optimize the code, likely into a fixed count right shift
#if RAND_MAX == INT_MAX
limit = (limit / (RAND_MAX / 2 + 1)) / 2;
#else
limit /= RAND_MAX + 1;
#endif
}
return x & mask;
}
void testR(void) {
for (int i = 0; i <= 64; i++) {
printf("%jX\n", randomized_lowest_bits(i));
}
}
输出
0
1
3
...
1192962917E96171
24833D39561F3B29
C3EC4ED846755A5B
关于c - 如何随机化 64 位模式中的最低位,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/35418104/
#include using namespace std; class C{ private: int value; public: C(){ value = 0;
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