c - C中随机数的全变体

Question

我正在尝试使用以下代码生成 64 位随机数。我想要二进制数字，但问题是我无法让所有位都发生变化。我希望数字尽可能多地变化

void PrintDoubleAsCBytes(double d, FILE* f)
{

f = fopen("tb.txt","a");

  unsigned char a[sizeof(d)];
  unsigned i;
  memcpy(a, &d, sizeof(d));
  for (i = 0; i < sizeof(a); i++){
    fprintf(f, "%0*X", (CHAR_BIT + 3) / 4, a[sizeof(d)-1-i]);

  }
   fprintf(f,"\n");
 fclose(f); /*done!*/
}

int main (int argc, char *argv)
{

int limit = 100 ;
double a, b;                
double result;
int i ;           
printf("limit = %d", limit );

for (i= 0 ; i< limit;i++)
    {
    a= rand();
    b= rand();
    result = a * b;
    printf ("A= %f B = %f\n",a,b);
    printf ("result= %f\n",result);
    PrintDoubleAsCBytes(a, stdout); puts("");
    PrintDoubleAsCBytes(b, stdout); puts("");
    PrintDoubleAsCBytes(result, stdout); puts("");

    }
}

输出文件

41DAE2D159C00000        //Last bits remain zero, I want them to change as well as in case of the result
41C93D91E3000000
43B534EE7FAEB1C3
41D90F261A400000
41D98CD21CC00000
43C4021C95228080
41DD2C3714400000
41B9495CFF000000
43A70D6CAD0EE321

我该如何实现？我在软件编码方面没有太多经验

Answer 1

在 Java 中这很容易:

Random rng = new Random(); //do this only once

long randLong = rng.NextLong();
double randDoubleFromBits = Double.longBitsToDouble(randLong);

在 C 中，我只知道一种破解方法:)

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由于 RAND_MAX 可以低至 2^15-1 但实现已定义，也许您可​​以从 rand() 中获得 64 个随机位通过掩码和移位:

//seed program once at the start
srand(time(NULL));

uint64_t a = rand()&0x7FFF;
uint64_t b = rand()&0x7FFF;
uint64_t c = rand()&0x7FFF;
uint64_t d = rand()&0x7FFF;
uint64_t e = rand()&0x7FFF;
uint64_t random = (a<<60)+(b<<45)+(c<<30)+(d<<15)+e;

然后将其填充到一个 union 体中，并使用 union 体的另一个成员将其位解释为 double .有点像

union
{
    double d;
    long l;
} doubleOrLong;

doubleOrLong.l = random;
double randomDouble = doubleOrLong.d;

(我没有测试过这段代码)

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编辑:解释它应该如何工作

首先，srand(time(NULL));带有当前时间戳的种子 rand。因此，您只需在开始时执行一次此操作，如果您想重现早期的 RNG 系列，您可以根据需要重复使用该种子。

rand()返回一个介于 0 和 RAND_MAX 之间的随机无偏整数。 RAND_MAX 保证至少为 2^15-1，也就是 0x7FFF。为了编写程序使得 RAND_MAX 是什么无关紧要(例如，它可能是 2^16-1、2^31-1、2^32-1...)，我们屏蔽了除底部以外的所有内容15 位 - 0x7FFF 是二进制形式的 0111 1111 1111 1111，或低 15 位。

现在我们必须将所有 15 个随机位打包成 64 个位。位移运算符，<< , 将左操作数(右操作数)位向左移动。所以我们称为 random 的最终 uint64_t 具有从其他变量派生的随机位，如下所示:

aaaa bbbb bbbb bbbb bbbc cccc cccc cccc ccdd dddd dddd dddd deee eeee eeee eeee

但这仍然被视为 uint64_t，而不是 double 。这样做是未定义的行为，所以你应该确保它在你选择的编译器上按照你期望的方式工作，但是如果你把这个 uint64_t 放在一个 union 中然后读取 union 的另一个双重成员，那么你会(希望!)将这些相同的位解释为由随机位组成的 double 。