perl - 为什么 $val > 2 ** randbits 时 rand($val) 不发出警告？

Question

我正在使用 Strawberry Perl v5.16.2使用重复调用 int rand 1_000_000 来构造一些虚假数据.之后，相当困惑，我发现因为我的 perl 的 randbits=15 , 上面的表达式只会返回 2**15或 32768可能的值。

>perl -V:randbits
randbits='15';

我的问题是:

为什么 use warnings; 当有人尝试使用 rand $val 时不返回警告在哪里 $val > 2 ** randbits ?

为什么 perldoc rand 根本不提这个问题？有一个关于如何 "rand() is not cryptographically secure" 的附录.我相信这也值得附上建议的替代解决方案。

设置

我正在尝试创建一些假数据来测试一种算法，该算法用于对平均有 20 个重复的大量数据进行排序。这适用于 1,000 和 10,000 个条目，但是当我跳到 100 万个时，我发现我遗漏了很多唯一值。

这似乎是统计上的不可能性。概率 p在 2000 万次拉取中不会选择小于 100 万的特定整数是 (999_999/1_000_000) ** 20_000_000或 2.06e-9 .所以不会选择任何整数的概率是 .2% .

我迅速编写了另一个脚本，以确认我的假数据生成器没有缺陷:

use strict;
use warnings;

use List::Util qw(sum max min);

our $max_count = 1_000;

my %count;

while (1) {
    my $val = int rand 1_000_000;
    last if ++$count{$val} > $max_count;
}

my $sum = sum values %count;
my $max = max values %count;
my $min = min values %count;
my $count = scalar keys %count;

print "$sum interations.  $count integers of expected 1mil with min $min, max $max\n";

输出:

28,958,579 interations.  32768 integers of expected 1mil with min 772, max 1001

显然， 32,768是一个巨大的红旗，是 2 的力量，所以快速谷歌搜索 "perl rand does maximum 32768 integers" 返回以下有用资源:

What is wrong with perl's antique random number generator

How big can the argument to Perl's rand be? - Stack Overflow

前者是讨论此问题所有不同方面的重要资源，并提供替换 rand与 use Math::Random::MT qw(rand); 和 use Math::Random::MT::Auto qw(rand); .

SO帖子提供 an answer 其中包括一个不需要安装新模块的解决方案，只需调用 rand两次以获得更多位。

use Config;
use constant RANDBITS => $Config{randbits};
use constant RAND_MAX => 2**RANDBITS;

sub double_rand {
    my $max = shift || 1;
    my $iv  =
          int rand(RAND_MAX) << RANDBITS
        | int rand(RAND_MAX);
    return $max * ($iv / 2**(2*RANDBITS));
}

幸运的是，这两个都解决了我最初的问题。回顾一下，我很好奇......

rand 的替代品有更好的下降吗？ ?

perldoc rand为什么没有两句附录提到这个问题？

为什么warnings大于 2**randbits 的值不发出警告?如果有人想忽略警告，可能会有 no warnings 'rand'调用或直接调用没有值的 rand:val * rand .

我是否错误地安装了 Strawberry Perl 以得到如此低的随机数？有没有办法提高这个值(value)？这样做是用户的责任吗？

谢谢。

Answer 1

对于非加密目的，请使用 Math::Random::MT . The Mersenne Twister PRNG有很好的属性。

您可以使用函数接口(interface)作为 rand 的替代品。内置:

面向函数的界面:

use Math::Random::MT qw(srand rand irand);
# now use srand() and rand() as you usually do in Perl