随机数生成方法
生成随机数的方法
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生成随机数的方法
生成随机数的方法有很多种,以下是其中几种常见的方法:
1. 使用随机数生成算法:常见的随机数生成算法有线性同余法、梅森旋转算法等。
这些算法可以基于一个种子值生成一个伪随机数序列。
2. 使用随机数生成器函数或类:许多编程语言都提供了内置的随机数生成函数或类,可以使用这些函数或类来生成随机数,通常需要指定生成随机数的范围。
3. 使用时间戳作为种子:可以使用当前时间戳作为随机数生成的种子,然后使用这个种子来生成随机数。
4. 使用外部硬件设备:某些情况下需要更高质量的随机数,可以利用外部硬件设备如热噪声发生器、麦克风或摄像头等生成真随机数。
5. 使用随机数表:事先准备好一张随机数表,需要时从中选取随机数。
不同的方法适用于不同的应用场景,选择适合的方法可以保证生成的随机数具有一定的随机性。
随机数的产生原理
![随机数的产生原理](https://img.taocdn.com/s3/m/efc5c05d640e52ea551810a6f524ccbff121ca98.png)
随机数的产生原理随机数的产生原理是计算机科学领域中非常重要的一个概念。
在计算机程序开发、密码学、模拟实验等领域都广泛应用着随机数。
首先,我们需要明确随机数的概念。
所谓随机数是指其具有不可预测性和不相关性的数值序列。
也就是说,随机数的产生是不受特定规律、模式或者输入的影响。
在计算机中,由于计算机的运算是通过确定性算法进行的,所以计算机无法自主产生完全随机的数值序列,而只能通过一定的算法来模拟随机数的产生。
常见的随机数生成方法有伪随机数产生器和真随机数产生器。
其中,伪随机数产生器是利用已知的确定性算法生成的数字序列,这些数字序列在某种程度上具有类似随机的性质。
而真随机数产生器则利用物理现象来产生真正的随机数。
首先,我们来介绍一下伪随机数的产生方法。
伪随机数的产生是通过确定性的算法进行的,这个算法需要一个种子作为输入来产生一系列看似随机的数字。
在同一个种子的情况下,这个算法每次产生的数字都是相同的。
因此,为了产生不同的伪随机数序列,通常会使用系统时间等随机的种子。
常见的伪随机数产生算法有线性同余法、梅森旋转算法等。
线性同余法是最常见的伪随机数生成算法之一。
它的原理是通过不断迭代一个初始值(种子)来产生随机数序列。
具体的计算公式为:X(n+1) = (a * X(n) + c) mod m其中,X(n)表示第n个随机数,X(n+1)表示第n+1个随机数,a、c、m为一组给定的常数,mod表示取余操作。
在梅森旋转算法中,使用了一个非常大的2的幂次数作为种子,通过一系列的位操作或异或操作来产生伪随机数。
这种算法的优点是速度快且产生的随机数质量高。
然而,伪随机数产生器是基于已知的算法进行的,其产生的随机数序列是可预测和重现的。
因此,在某些应用场景(如密码学)中,需要使用更加安全和随机的随机数。
那么如何产生真随机数呢?真随机数的产生是利用物理现象的随机性来产生的。
常用的真随机数产生方法包括噪声源、热噪声和量子现象。
随机数的生成方法
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选 法
1)坐标变换法
反 函 数 法
设r1,r2 是RND随机数,令
坐中 标心 变极 换限 法定
理
x1 x2
(2 ln (2 ln
r1 )1 / r1 )1 /
2 2
cos(2r2 sin(2r2
) )
则 x1, x2是相互独立的标准正态分布的随机数.
2)利用中心极限定理
例3 :选λ=97,C=3,M=1000,得递推公式
xn1 97xn 3(mod1000) rn xn 1000
取定种子x0=71,得 97x0+3=6890, x1=890, r1=0.890 97x1+3=86333, x2=333, r2=0.333
97x2+3=32304, x3=304, r3=0.304
最常用、最基础的随 机数是在(0,1)区间 内均匀分布的随机数 (简记为RND)
理解为:随机 变量X~U(0,1) 的一组样本值
的模拟值
一般采用某种数值计算方法产生随机数序列, 在计算机上运算来得到.
通常是利用递推公式:
n f (n1,n2 , ,nk )
给定k个初始值ξ1,ξ2,…,ξk , 利用递推公式递推出一
2,
0 ri 0.3 0.3 ri 0.6
0.6 ri
x1,x2,…,xN 即具有X 的分布律的随机数.
从理论上讲, 已解决了产生具有任何离散
型分布的随机数的问题.
具体执行仍有困难,如X的取值是无穷多个的 情况.
可利用分布的自身特点,采用其他的模拟方法.
例4 随机变量X~B(n,p),其分布律为
反函数法 舍选法
1) 反函数法 设连续型随机变量Y的概率函数为 f(x), 需产
随机数生成器公式
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随机数生成器公式随机数生成器公式,这玩意儿听起来是不是有点神秘又有点高大上?其实啊,它在我们的生活和学习中还挺常见的。
先来说说啥是随机数。
随机数啊,就像是老天爷闭着眼睛随便扔出来的数字,没有啥规律可言。
比如说抽奖的时候,电脑随机抽出的中奖号码,那就是随机数。
那随机数生成器公式是咋回事呢?简单来说,就是通过一些数学的方法和规则,让计算机或者其他工具能够“制造”出看起来像是随机出现的数字。
咱们就拿一个简单的例子来说吧。
假设我们要在 1 到 100 之间生成随机数,有一种常见的方法是用编程语言里的随机函数。
就像在Python 里,可以用“random.randint(1, 100)”这个命令,每次运行,它都会给出一个 1 到 100 之间的随机数。
我记得有一次,我们班上搞活动,要通过随机数来决定谁先上台表演节目。
我就用电脑上的随机数生成器来操作,同学们那叫一个紧张又兴奋,眼睛都紧紧盯着屏幕,等着看谁是那个幸运儿。
当第一个随机数出来的时候,被选中的同学先是一愣,然后满脸通红地走上台,大家都哈哈大笑。
再深入一点说,随机数生成器公式可不只是这么简单。
有些更复杂的公式,是为了让生成的随机数更符合真正的随机特性。
比如说,要避免出现连续出现相同数字的情况,或者要保证每个数字出现的概率都差不多。
还有啊,随机数生成器在科学研究里也大有用处。
比如说做模拟实验的时候,需要用随机数来模拟各种不确定的因素。
像研究天气变化、金融市场的波动,都得靠随机数生成器来帮忙。
在游戏开发中,随机数生成器也是不可或缺的。
想象一下,要是游戏里的怪物出现、宝藏掉落都是固定的,那多没意思啊!有了随机数,每次玩游戏都有新的惊喜和挑战。
不过,随机数生成器也不是完美无缺的。
有时候,由于算法的限制,可能会出现一些不太随机的情况。
比如说,在某些情况下,可能会出现一小段数字看起来有规律的现象。
总之,随机数生成器公式虽然看起来有点复杂,但它真的给我们的生活和各种领域带来了很多有趣和有用的东西。
随机数的生成方法
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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
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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。
「EXCEL随机数据生成方法」
![「EXCEL随机数据生成方法」](https://img.taocdn.com/s3/m/59263f95d0f34693daef5ef7ba0d4a7303766c56.png)
「EXCEL随机数据生成方法」EXCEL是一种非常强大的电子表格软件,它提供了许多功能来帮助用户处理和分析数据。
其中一个功能是随机数据生成,可以用于模拟实验、数据分析和其他需要随机数据的场景。
下面将介绍一些常用的EXCEL随机数据生成方法。
1.使用RAND函数生成随机数RAND函数是EXCEL内置的函数之一,它可以生成一个0到1之间的随机数。
要生成整数随机数,可以将RAND函数与其他函数结合使用,例如ROUND函数来四舍五入到最接近的整数。
例如,要生成1到10之间的随机整数,可以使用以下公式:=ROUND(RAND(*10,0)2.使用RANDBETWEEN函数生成随机整数RANDBETWEEN函数是另一个内置函数,它可以生成指定范围内的随机整数。
例如,要生成1到10之间的随机整数,可以使用以下公式:=RANDBETWEEN(1,10)3.使用CHAR函数生成随机字符CHAR函数可以根据ASCII码表中的对应值生成相应的字符。
要生成随机字母,可以使用以下公式:=CHAR(RANDBETWEEN(65,90))4.使用INDEX和RANDBETWEEN函数生成随机列表INDEX函数可以根据给定的数组和行列索引返回对应的值。
结合RANDBETWEEN函数,可以生成一个随机列表。
例如,要生成一个1到100之间的随机列表,可以使用以下公式:=INDEX($A$1:$A$100,RANDBETWEEN(1,100))5.使用VLOOKUP和RANDBETWEEN函数生成随机数据VLOOKUP函数可以根据指定的值在一个区域中查找并返回对应的值。
结合RANDBETWEEN函数,可以生成一个随机数据。
例如,要在A1:B10区域中随机选择一个数据,可以使用以下公式:=VLOOKUP(RANDBETWEEN(1,10),$A$1:$B$10,2,FALSE)6.使用IF和RANDBETWEEN函数生成随机条件数据IF函数可以根据指定的条件返回不同的值。
随机数的生成及随机变量抽样
![随机数的生成及随机变量抽样](https://img.taocdn.com/s3/m/157659acb307e87100f69644.png)
if (floor(10*Random(1,i)) ==10*Random(1,i))
Random(1,i)=10*Random(1,i);
else
Random(1,i)=floor(10*Random(1,i))+1;
end
end
整理课件
14
整理课件
15
v 2) 连续型分布的直接抽样方法 ❖ 对于连续型分布,如果分布函数F(x)的反函
I- 1
I
(2)xxI, 当 i = 1piui = 1pi
选取均匀随机数u,如
I1uI, I {1,2,3,4,5,6}
66
则
x I 整理课件
10
v 例2. 掷骰子点数的抽样 由于
I 1 uI,I { 1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 },x I 66
等价于
I 1 6 u I ,I 1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 , x I
1) 分布函数无法用解析形式表达,因而无法给出 反函数的解析形式。
2) 分布函数有解析形式,但是反函数的解析形式 给不出来。
3) 反函数有解析形式,但运算量很大。
❖ 下面叙述的抽样方法是能够克服这些困难的比 较好的方法。
整理课件
31
v 复合抽样方法 ❖ 复合抽样方法的基本思想是由kahn提出的。
❖ 考虑如下复合分布:
整理课件
33
离散型随机变量Y 的分布函数为
F(y)P(Yy)pn
ny
❖ fn(x)为给定Y=n时X的条件密度。该复合分布 f(x)的抽样方法为: 首先从离散分布F(y) 中抽样 N,然后再从密度函数fN(x)中抽样确定XfN 。
整理课件
34
总之
cmodel随机数产生的几种方法
![cmodel随机数产生的几种方法](https://img.taocdn.com/s3/m/79b66067a4e9856a561252d380eb6294dd882298.png)
cmodel随机数产生的几种方法CModel是一个常用的C++库,其中包含了许多随机数生成函数,可以用于模拟随机事件或生成随机数据。
本文将介绍几种常用的CModel随机数产生方法。
一、使用rand函数生成随机数rand函数是C语言中最常用的随机数生成函数之一。
它可以生成一个范围在0到RAND_MAX之间的整数。
要生成一个特定范围内的随机数,可以通过取余运算来实现。
```cpp#include <iostream>#include <cstdlib>#include <ctime>int main() {// 设置种子,使每次运行生成的随机数不同srand(time(0));// 生成0到9之间的随机数int randomNum = rand() % 10;std::cout << "随机数:" << randomNum << std::endl;return 0;}```二、使用CModel中的随机数生成函数CModel库中提供了更多的随机数生成函数,可以生成不同类型的随机数,如整数、浮点数和布尔值等。
```cpp#include <iostream>#include <random>#include <ctime>int main() {// 设置种子,使每次运行生成的随机数不同std::mt19937 rng(time(0));// 生成0到9之间的随机整数std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 9);int randomNum = dist(rng);std::cout << "随机数:" << randomNum << std::endl;// 生成0到1之间的随机浮点数std::uniform_real_distribution<double> dist2(0, 1);double randomFloat = dist2(rng);std::cout << "随机浮点数:" << randomFloat << std::endl; // 生成布尔值std::bernoulli_distribution dist3(0.5);bool randomBool = dist3(rng);std::cout << "随机布尔值:" << randomBool << std::endl;return 0;}```三、使用随机数生成器类除了使用函数的方式生成随机数,CModel还提供了随机数生成器类,可以更方便地生成随机数。
产生随机数的方法
![产生随机数的方法](https://img.taocdn.com/s3/m/82a565fba0c7aa00b52acfc789eb172dec63995e.png)
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。
马尔可夫链蒙特卡洛采样中的随机数生成技巧(Ⅲ)
![马尔可夫链蒙特卡洛采样中的随机数生成技巧(Ⅲ)](https://img.taocdn.com/s3/m/af1d717c590216fc700abb68a98271fe910eafb2.png)
马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)采样是一种在概率分布的随机样本上进行计算的方法。
它在许多领域中都有广泛的应用,包括贝叶斯统计、机器学习、社会科学和物理学等。
MCMC采样的一个核心问题就是如何生成满足某一特定分布的随机数。
在这篇文章中,我们将讨论MCMC采样中的随机数生成技巧。
一、随机数生成技巧在MCMC采样中,我们需要生成满足目标概率分布的随机数。
通常情况下,我们无法直接从目标分布中抽取随机数,因此需要通过一些技巧来实现。
下面将介绍几种常用的随机数生成技巧。
首先,最基本的随机数生成技巧就是使用伪随机数生成器。
伪随机数生成器是一种能够输出接近于真正随机序列的序列的算法。
在MCMC采样中,我们可以使用伪随机数生成器来模拟目标分布。
常见的伪随机数生成器包括线性同余发生器和梅森旋转发生器等。
其次,我们可以使用逆变换法来生成满足目标分布的随机数。
逆变换法是一种常用的生成随机数的方法,它利用分布函数的逆函数来实现。
通过逆变换法,我们可以将均匀分布的随机数转换为满足目标分布的随机数。
例如,在正态分布中,我们可以使用逆变换法将均匀分布的随机数转换为正态分布的随机数。
另外,我们还可以使用接受-拒绝法来生成随机数。
接受-拒绝法是一种通过在一个矩形区域内接受或拒绝样本来生成满足目标分布的随机数的方法。
通过在矩形区域内生成均匀分布的随机数,并利用目标分布和均匀分布之间的关系,我们可以生成满足目标分布的随机数。
最后,还有一种常用的随机数生成技巧是使用马尔可夫链。
马尔可夫链是一种随机过程,具有“无记忆”的性质。
在MCMC采样中,我们可以利用马尔可夫链的性质来生成满足目标分布的随机数。
通过构建一个马尔可夫链,并使其收敛到目标分布,我们可以得到满足目标分布的随机数。
二、随机数生成技巧的比较在MCMC采样中,不同的随机数生成技巧有各自的优缺点。
伪随机数生成器是最基本的随机数生成方法,它简单高效,但存在周期性和重复性等问题。
逆变换法和接受-拒绝法在理论上可以生成满足目标分布的随机数,但在实际应用中需要对目标分布进行逆变换和计算接受率,具有一定的复杂性和计算成本。
random库生成随机数的算法
![random库生成随机数的算法](https://img.taocdn.com/s3/m/7b1c792a6d175f0e7cd184254b35eefdc8d3159c.png)
random库生成随机数的算法
random库是Python中用于生成随机数的库。
它提供了一些生
成随机数的函数和类。
在random库中生成随机数的算法如下:
1. 线性同余法:通过一个固定的公式,使用上一个随机数生成当前的随机数。
该方法是一个简单但是可预测的算法。
在random库中使用的线性同余法生成随机数的函数是`random()`。
2. Mersenne Twister算法:这是一个高质量的随机数生成算法,通常用于生成更复杂的随机数序列。
在random库中使用的Mersenne Twister算法生成随机数的函数是`randint(a, b)`。
3. 随机选择法:从给定的序列中随机选择一个元素作为随机数。
在random库中使用的随机选择法生成随机数的函数是
`choice(sequence)`。
4. 随机洗牌法:打乱给定序列中元素的顺序,然后选择第一个元素作为随机数。
在random库中使用的随机洗牌法生成随机
数的函数是`shuffle(sequence)`。
这些算法都可以通过调用random库中相应的函数来生成随机数。
随机数生成技术以及原理
![随机数生成技术以及原理](https://img.taocdn.com/s3/m/cd92407e777f5acfa1c7aa00b52acfc789eb9fe4.png)
随机数生成技术以及原理随机数是指在一定范围内,按照某种规律或不规则性的产生的数值,是计算机领域中的重要概念之一。
在各种应用领域中,如密码学、模拟实验、游戏制作、计算机图形学等,都需要用到随机数。
产生随机数的方法有很多种,常见的有硬件随机数生成器和软件随机数生成器。
硬件随机数生成器是利用计算机系统的硬件设施,在CPU或其他芯片中产生随机数。
硬件随机数生成器的产生的随机数是真随机数,和人类产生的随机数没有区别。
软件随机数生成器则是通过一定的算法来实现随机数的产生。
它是一种伪随机数生成器,它产生的随机数序列看起来像随机数,但实际上是按照固定的算法生成的。
现在我们来了解一下软件随机数生成器的原理。
软件随机数生成器的原理是利用计算机的算法来产生,它通常使用伪随机数生成算法,也称为伪随机性方法。
伪随机性方法是通过一种从一个种子(seed)生成一系列看上去像是随机的数值的算法实现的。
由于这种算法是基于初始状态与固定的算法,因此这一系列的数值实际上不是随机的,而是固定的。
为了实现更高的伪随机性和更高的效率,现代的伪随机数生成器使用了复杂的算法,如“梅森旋转算法”、“拉格朗日平方算法”等。
这些算法通过多次迭代计算,生成具有良好随机性的数字序列。
此外,为了增加随机性,软件随机数生成器通常会把随机种子设置为系统时间或者用户输入的数据等。
总之,随机数生成技术在计算机领域中起着重要的作用,而软件随机数生成器则是其中的一个重要组成部分。
随机数的质量和随机性直接影响到许多应用的安全性和有效性,因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的随机数生成算法和方法,以确保生成的随机数满足应用的需求。
在Java中产生随机数的两个方法
![在Java中产生随机数的两个方法](https://img.taocdn.com/s3/m/b19c12c52cc58bd63186bdf0.png)
在Java中产生随机数的两个方法一、利用random方法来生成随机数。
在Java语言中生成随机数相对来说比较简单,因为有一个现成的方法可以使用。
在Math类中,Java语言提供了一个叫做random的方法。
通过这个方法可以让系统产生随机数。
不过默认情况下,其产生的随机数范围比较小,为大于等于0到小于1的double 型随机数。
虽然其随机数产生的范围比较小,不能够满足日常的需求。
如日常工作中可能需要产生整数的随机数。
其实,只要对这个方法进行一些灵活的处理,就可以获取任意范围的随机数。
如我们可以先通过random方法生成一个随机数,然后将结果乘以10。
此时产生的随机数字即为大于等于0小于10的数字。
然后再利用Int方法进行转换(它会去掉小数掉后面的数字,即只获取整数部分,不是四舍五入)。
最后即可获取一个0到9的整数型随机数字。
其实现方法很简单,就是对原有的random方法按照如下的格式进行变型:(int)(Math.Random()*10)即可。
其实我们还可以对这个方法进行扩展,让其产生任意范围内的随机数。
至需要将这个10换成n即可,如改为(int)(Math.Random()*n)。
此时应用程序就会产生一个大于等于0小与n之间的随机数。
如将n设置为5,那么其就会产生一个0到5之间的整数型的随机数。
如果将这个写成一个带参数的方法,那么只要用户输入需要生成随机数的最大值,就可以让这个方法来生成制定范围的随机数。
在Java中定义自己的工具库有时候程序员可能需要生成一个指定范围内的随机偶数或者奇数。
此时是否可以通过这个方法来实现呢?答案是肯定的。
如现在程序要需要生成一个1-100范围内的偶数。
此时该如何实现?首先,需要生成一个0到99之内的随机数(至于这里为什么是99,大家耐心看下去就知道原因了)。
要实现这个需求,很简单吧,只要通过如下语句就可以实现:i=1+(int)(Math.Random()*100)。
VBA中的随机数生成和处理方法
![VBA中的随机数生成和处理方法](https://img.taocdn.com/s3/m/c447c46ee3bd960590c69ec3d5bbfd0a7956d5be.png)
VBA中的随机数生成和处理方法VBA(Visual Basic for Applications)是一种常用于编写宏,以及在Microsoft Office软件中自动化任务的编程语言。
在VBA中,随机数生成和处理是常见的需求。
本文将介绍在VBA中如何生成和处理随机数,以及一些常见应用场景和技巧。
一、随机数生成方法1. 使用Rnd函数Rnd函数是VBA中常用的生成随机数的函数。
该函数返回一个0到1之间的浮点数,可以通过乘法和取整等操作得到不同范围的随机数。
示例代码:Dim randNum As DoublerandNum = Rnd()上述代码中,生成了一个0到1之间的随机数,并将其赋值给变量randNum。
如果要生成一个0到100的随机整数,可以使用以下代码:Dim randInt As IntegerrandInt = Int(Rnd() * 100)2. 使用Randomize函数Randomize函数用于改变Rnd函数的随机数种子。
如果不使用Randomize函数,在每次生成随机数时,得到的随机数序列将是相同的。
示例代码:RandomizeDim randNum As DoublerandNum = Rnd()上述代码中,使用Randomize函数改变随机数种子,然后调用Rnd函数生成随机数。
二、随机数的处理方法1. 四舍五入、取整在处理随机数时,常常需要将其四舍五入或取整。
VBA中提供了几个常用的取整函数,如Int、Round、Fix等。
示例代码:Dim randNum As DoublerandNum = Rnd()Dim roundedNum As DoubleroundedNum = Round(randNum, 2)上述代码中,生成了一个0到1之间的随机数,然后使用Round函数将其四舍五入保留两位小数。
2. 限定范围有时候需要生成指定范围内的随机数,可以使用一些简单的数学运算来实现。
python随机生成数字不重复数字的方法
![python随机生成数字不重复数字的方法](https://img.taocdn.com/s3/m/ac9e2abf7d1cfad6195f312b3169a4517723e591.png)
Python 是一种流行的编程语言,它具有强大的随机数生成功能。
在实际编程中,有时我们需要生成一些不重复的随机数字,这就需要用到一些特殊的方法来实现。
本文将介绍一些在 Python 中生成不重复随机数字的方法,帮助读者更好地了解和应用 Python 中的随机数生成功能。
一、使用 random 模块生成不重复的随机数字Python 中的 random 模块提供了丰富的随机数生成功能,可以用于生成不重复的随机数字。
我们可以通过调用 random 模块的相关函数来实现这一目的。
1. 使用 random.sample() 函数random.sample() 函数可以在指定范围内生成一组不重复的随机数。
我们可以使用以下代码来生成 10 个不重复的随机数:```pythonimport randomrandom_list = random.sample(range(1, 100), 10)print(random_list)```以上代码将会在 1 到 100 之间生成 10 个不重复的随机数,并将其打印输出。
2. 使用 random.shuffle() 函数random.shuffle() 函数可以用于对指定序列进行洗牌操作,从而实现生成一组不重复的随机数。
我们可以使用以下代码来实现这一目的:```pythonimport randomnum_list = list(range(1, 100))random.shuffle(num_list)random_list = num_list[:10]print(random_list)```以上代码将会对 1 到 100 之间的数字进行洗牌,并取前 10 个数字作为不重复的随机数输出。
3. 使用 random.choice() 函数random.choice() 函数可以用于在指定序列中随机选择一个元素,我们可以利用这一特性来生成一组不重复的随机数。
我们可以使用以下代码来实现这一目的:```pythonimport randomnum_list = list(range(1, 100))random_list = [random.choice(num_list) for _ in range(10)] print(random_list)```以上代码将会在 1 到 100 之间的数字中随机选择 10 个不重复的数字输出。
随机数生成方法、随机数生成法比较以及检验生成的随机序列的随机性的方法
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摘要摘要本文着重讨论了随机数生成方法、随机数生成法比较以及检验生成的随机序列的随机性的方法。
在随机序列生成方面,本文讨论了平方取中法、斐波那契法、滞后斐波那契法、移位法、线性同余法、非线性同余法、取小数法等,并比较了各方法的优劣性。
在统计检验方面,介绍了统计检验的方法,并用其检验几种随机数生成器生成的随机数的随机性。
最后介绍了两种新的随机数生成法,并统计检验了生成随机序列的随机性。
关键词:随机数,随机数生成法,统计检验IABSTRACTABSTRACTThis article focuses on methods of random number generator, random number generation method comparison and test the randomness of the generated random sequence method.In random sequence generation, the article discusses the square method, Fibonacci method, lagged Fibonacci method, the shift method, linear congruential method, linear congruence method, taking minority law, and Comparison of advantages and disadvantages of each method.In statistical test, the introduction of the statistical test method, and used to test some random number generator random random numbers generated.Finally, two new random number generation method, and statistical tests of randomness to generate a random sequence.Key Words: random number,random number generator,statistical testII目录第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的价值及意义 (1)1.3 课题的难点、重点、核心问题及方向 (1)第2章随机数 (3)2.1 基本概念 (3)2.2 产生随机数的一般方法 (3)2.3 随机数生成的数学方法 (4)2.4 产生随机数的方法种类 (5)2.5 随机数的应用 (6)第3章常见随机数生成法与比较 (7)3.1 平方取中法 (7)3.1.1 迭代算法 (7)3.1.2 平方取中法的优缺点 (7)3.2 斐波那契(Fibonacci)法 (8)3.3 滞后斐波那契(Fibonacci)法 (9)3.4 移位法 (9)3.5 线性同余法 (10)3.5.1 模数的选取 (10)3.5.2 乘数的选取 (11)3.5.3 线性同余法的缺陷 (12)3.5.4 广义线性同余法 (12)3.6 非线性同余法 (13)3.6.1 逆同余法 (13)3.6.2 二次同余法 (14)3.6.3 三次同余法 (14)3.6.4 BBS法 (14)3.7 取小数法 (14)III3.8 常见随机数生成法的比较 (15)第4章随机数生成法的统计和检验 (16)4.1 检验类型 (16)4.2 统计检验的一般方法 (16)4.2.1 参数检验 (17)4.2.2 均匀性检验 (18)4.2.3 重要分布 (18)4.2.4 重要定理 (19)4.2.5 卡方检验 (20)4.2.6 柯氏检验 (20)4.2.7 序列检验 (21)4.3 独立性检验 (22)4.4 对线性同余法和取小数法进行随机性检验 (22)第5章新的随机数生成法 (24)5.1 开方取小数法 (24)5.2 一种混合型随机数发生器 (28)5.2.1 超素数长周期法 (28)5.2.2 组合发生器的研究 (30)5.2.3 随机数算法统计检验结果 (30)结束语 (32)参考文献 (33)致谢 (34)外文资料原文 (35)翻译文稿 (37)IV第1章引言第1章引言1.1课题背景随机数(随机序列)在不同的领域有许多不同类型的应用。
计算机如何生成随机数?
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计算机如何⽣成随机数?
最早的随机数⽣成与计算机的先驱冯诺依曼联系到⼀起的。
随机数可以分为两种,⼀种为真随机数,⼀种为伪随机数。
真随机数的⽣成过程是完全不可预测的,因此要⽣成⼀个真随机数,计算机需要检测外部发⽣的某种物理现象。
⽐如说,可以测量某个原⼦的放射性衰变。
根据量⼦理论,原⼦衰变是随机⽽不可测的,所以这就是宇宙中的“纯粹”随机性。
计算机⽣成真随机就依赖于硬件设备。
更具体⼀点的例⼦就是计算机可以根据当前CPU的频率以及温度等来⽣成随机数,或者根据环境中的噪⾳或者采取你敲击键盘的精确时间作为随机数据,这种随机数的⽣成⽅式被称为硬件随机数⽣成器。
⽽伪随机数则是运⾏程序产⽣的随机数。
计算机通过发送种⼦数值,运⽤算法产⽣某个看起来像随机数的数字。
但是实际上这个数字是可以预测的。
因为计算机没有从环境中收集到任何随机信息。
常⽤的伪随机数⽣成器有线性同余⽅法(LCG)。
它是根据递归公式:
其中A、B、M都是⽣成器设定的常数,mod为对M取余数。
给定种⼦数字X0即可由此产⽣线性同余的随机数列。
往往为了⽅便,X0取计算机的系统时间。
因此对于线性同余的伪随机数⽣成器,给定同⼀个初始值,那么产⽣的伪随机数列也是相同的。
由此⽣成的随机数范围为0到M-1。
因此在对随机性要求不⾼的情况下,往往只需要⽣成伪随机数即可,⽐如游戏中的抽奖,那么⽤的是真随机数或伪随机数并不重要;但是如果你的应⽤正在加密,情况就不同了,因为你不希望攻击者能够猜到你的随机数。
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University of SydneySchool of Information TechnologiesGenerating Random VariablesPseudo-Random NumbersDefinition : A sequence of pseudo-random numbers ()i U is a deterministic sequence of numbers in[]1,0 having the same relevant statistical properties as a sequence of random numbers.The most widely used method of generating pseudo-random numbers are the congruential generators:()MX U M c aX X i i i i =+=−mod 1 for a multiplier a , shift c , and modulus M , all integers.The sequence is clearly periodic, with maximum period M .The values of a and c must be carefully chosen to maximise the period of the generator, and to ensure that the generator has good statistical properties.Some examples:M a c259 1313 0 232 69069 1 231-1 630360016 0 232 2147001325 715136305Reference: Ripley, Stochastic Simulation , Chapter 2Generating Arbitrarily Distributed Random Variablesfrom Uniform Random VariablesWe need to be able to convert uniformly distributed [0,1) random variables into rv's drawn from the distributions we are interested in. This can be done using the transform method as follows:Transform MethodLet X be the random variable we are interested in generating, and let F (x ) be its distribution function, ie{} x X F(x) ≤=PrThere is a theorem which says that, if ()x F is continuous, then ()X F is uniformly distributed on the interval ()1,0. This can be used to generate random variables with specified distributions:Let F (X ) = Y . Then Y is defined on the range between 0 and 1. We can show that if Y is a random variable uniformly distributed between 0 and 1, the variable X defined byX =F −1Y ()has the cumulative distribution F X (), iePr X ≤x {}=Pr Y ≤F x (){}=F x ()For our simulation, we generate Y with the built-in pseudo-random number generator, and apply the inverse function F −1 to it to give us our desired random variable.ExampleLet's assume that the arrival process to the single server queue mentioned above is a Poisson Process with rate λ, so that the times between arrivals have a negative exponential distribution, with mean 1/λ, ie F (x )=1−e −λx . The procedure outlined above says that we generate a uniform random variable Y , set Y =1−e −λX , so that X =F −1(Y )=−ln(1−Y )λis our desired variable.This procedure works well if we can find an explicit formula for the inverse transform (.)1−F , if we can’t find an explicit formula for this, then we have to resort to other methods.Generating Gaussian Random VariablesThe method described above requires an analytic expression for the distribution function of the random variable. For a Gaussian rv, we do not have such an expression, so we need to find another way of generating such a random variable.Method 1One option is to use a rational approximation to the inverse of the distribution function (Abramowitz & Stegun, "Handbook of Mathematical Functions") as follows:To find x p such that Q (x p )=p , where Q (x )=12πe −t 2/2dt x∞∫:x p =t −c 0+c 1t +c 2t 21+d 1t +d 2t 2+d 3t 3, t =ln 1p 2 c 0=2.515517d 1=1.432788c 1=0.802853d 2=0.189269c 2=0.010328d 3=0.001308The approximation has maximum error of 4.5×10−4in p .Method 2Let {U i }be a sequence of iid uniform random variables on [0,1). Then X =U i i =112∑−6isapproximately Gaussian with zero mean and unit variance (by the central limit theorem).Method 3 (Box-Muller)Let U 1 and U 2 be independent and uniformly distributed on (0, 1).Set Θ=2πU 1 and R =12ln U 2.Then X =R cos Θ and Y =R sin Θare independent standard normal variates.Method 4Ripley lists several other methods for doing this. One of the simplest is as follows (Ripley, Algorithm 3.6):The algorithm generates two independent Gaussian random variables, with zero mean and unit variance.1. RepeatGenerate 21,V V independent and uniformly distributed on (–1, 1)until 12221<+=V V W2.Let W W C ln 21−−=3. Return 1V C X = and 2CV Y =This method is usually faster than method 3 because it avoids having to evaluate the trigonemetric functions sin and cos.How does it work?Step 1 gives a pair of rv's ()21,V V uniformly distributed on the unit disk.Let ()Θ,R be the polar coordinates of ()21,V V , so 2R W =.Then ()Θ,W has joint pdf 12π on (0,1)×(0,2π).Let W E ln −=. Then ()11ln 2cos 2CV W V W E X =−=Θ=, and similarly 2sin 2CV E Y =Θ=.In reverse, consider a pair of independent standard normal random variables X and Y .Their joint pdf is ()222,21,+−=y x Y X e y x p π on (−∞,∞)×(−∞,∞). Let ()Θ,R be the polar coordinates of ()Y X ,. Then ()Θ,R has joint pdf −2221r re πon (0,∞)×(0,2π) (by transformation of random variables), i.e. R and Θ are independent (R is Rayleigh distributed and Θ is uniformly distributed)Now, 222Y X R S +== has a χ22 distribution, which is the same as a negative exponential distribution of mean 2.Now let 2/S e U −=, so {}{}{}()u e u S u S u U u ==−≥=≤−=≤−−2/ln 2ln 2Pr ln 2/Pr PrFor 10<≤u , i.e. ()Θ,U is uniformly distributed on the unit disk.ReferenceB.D. Ripley, Stochastic Simulation , Wiley, 1987Lognormal Distribution - Base eLet X =e Y where Y is a Normal random variable, Y ~N (µ,σ2)Then X is said to have a lognormal distribution, with parameters µ and σ .By a simple transformation of random variables: p X (x )=1x σ2πe −(ln x −µ)2/(2σ2) E {X }=e (µ+σ2/2)var{X }=e (2µ+σ2)(e σ2−1)=E {X }()2(e σ2−1)c X 2=var{X }E {X }2=(e σ2−1) E {X n }=e (n µ+n 2σ2/2)To generate a lognormal rv, first generate the normal rv Y , then transform by X =e Y .Lognormal Distribution - Base 10 (decibel form)Let X =10Y /10 where Y is a Normal random variable, Y ~N (µ,σ2)Then X is said to have a lognormal distribution, with “mean” µ dB, and “variance” σ dB.Note that these are not really the true mean and true variance of the lognormal distribution - but it is easier to specify the parameters as parameters of the normal distribution instead of the lognormal.To find the real mean and variance:Let X =10Y /10=e Y ln10/10=e Z with Z ~N µln10/10,(σln10/10)2()ThereforeE {X }=e (µln 10/10+(σln 10/10)2/2)=10(µ/10+σ2ln10/200)var{X }=E {X }()2(e (σln10/10)2−1)=E {X }()2(10σ2ln 10/100−1)To generate a lognormal rv, first generate the normal rv Y , then transform by X =10Y /10.General Discrete DistributionAssume that we want to generate discrete random variables from a specified distribution, e.g. {p k ;k =0,1,L ,N }.Inversion MethodThe inversion method reduces to searching for an appropriate index in a table of probabilities:If ∑∑=−=<≤jk k j k k p U p 010 then return j X =.ExampleAssume that the required distribution is p 0=0.5;p 1=0.3;p 2=0.2.Then, if 5.00.0<≤U return 0=Xif 8.05.0<≤U return 1=Xif 0.18.0<≤U return 2=XTable MethodGenerate a large array of size M , withelements 1 to Mp 0 having the value 0,elements Mp 0+1 to Mp 0+Mp 1 having the value 1,elements Mp 0+Mp 1+1 to Mp 0+Mp 1+Mp 2 having the value 2,etcThen generate a uniform integer rv X from 1 to M. The X th element of the array is a rv with the required distribution.This algorithm is very fast to run, but this is achieved at the expense of often requiring the allocation of large amounts of storage for the arrays.Example 1Assume that the required distribution is p 0=0.5;p 1=0.3;p 2=0.2.Then construct an array of size 10 where 5 elements are zero, 3 are 1, and 2 are 2, i.e. 0,0,0,0,0,1,1,1,2,2[].Now sample uniformly from this array. To do this, generate a uniform integer rv distributed from 1 to 10. If the generated rv is X , choose the X th element of the array.Example 2: Poisson distributionAssume that the required distribution is p k=A kk!A ii!i=0N∑, i.e. a truncated Poisson distribution.Assume that A = 5 and N = 8, so {p k}={0.0072, 0.0362, 0.0904, 0.1506, 0.1883, 0.1883, 0.1569, 0.1121, 0.0700}Construct an array of size (say) 10000 whereelements 1 to 72 have the value 0,elements 73 to 434 have the value 1,elements 435 to 1338 have the value 2,elements 1339 to 2844 have the value 3,elements 2845 to 4727 have the value 4,elements 4728 to 6610 have the value 5,elements 6611 to 8179 have the value 6,elements 8180 to 9300 have the value 7,elements 9301 to 10000 have the value 8.Now sample randomly from this array. The resulting rv will be approximately the required truncated Poisson.。