C基础寻找随机函数的G点详解

2020-01-26 14:33:32

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来源：转载

供稿：网友

引言

随机函数算法应该是计算机史上最重要的十大算法之一吧. 而C中使用的随机函数

#include <stdlib.h>_Check_return_ _ACRTIMP int __cdecl rand(void);

本文主要围绕rand 函数找到G点. 就是伪随机函数的周期值.

关于rand 源码, 可以从Linux底层源码 glibc中找. 看了一下大约4个文件. 算法比较复杂. 感觉很稳定.

这里不探讨随机算法的实现. 只为了找到随机函数周期.

前言

现在window上测试. 测试代码 main.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define _INT_R    (128)#define _INT_FZ    (10000000)// 得到rand() 返回值, 并写入到文件中int getrand(long long *pcut) {  static int _cut = 0;  long long t = *pcut + 1;  int r = rand();    // 每次到万再提醒一下  if(t % _INT_FZ == 0)    fprintf(stdout, "%d 个数据跑完了[%d, %lld]/n", _INT_FZ, _cut, t);    if(t < 0) { // 数据超标了    ++_cut;    fprintf(stderr, "Now %d T > %lld/n", _cut, t - 1);    *pcut = 0; // 重新开始一轮  }    *pcut = t;  return r;}/* * 验证 rand 函数的周期 */int main(int argc, char* argv[]) {  int rbase[_INT_R];  int i = -1, r;  long long cut = 0;    // 先产生随机函数  while(++i < _INT_R)    rbase[i] = getrand(&cut);    // 这里开始随机了  for(;;) {    r = getrand(&cut);    if (r != rbase[0])      continue;    for(i=1; i<_INT_R; ++i) {      r = getrand(&cut);      if(r != rbase[i])         break;    }        // 找见了数据    if(i == _INT_R) {      printf("Now T = %lld/n", cut);      break;    }  }    system("pause");  return 0;}

主要思路是 _INT_R 128个数重叠那我们就认为. 已经找到这个周期了.

测试结果截图是

主要采用 Release X64 编译. 为了检验上面结果是可以接受的, 将 _INT_R 改成1024 重新编译一次.

运行结果如下：

综合上面我们找见了 window 上 rand 函数的 G点是

2147483776 - 128 = 214748248

2147484672 - 1024 = 2147483648

因而得到 window 上 VS2015 编译器的 rand G点是 2147483648.

G点在游戏中用的很多. 例如抽奖, 掉装备, 暴击等等.

正文

1. 在linux 上试试水

在linux上试试测试代码基本一样 rand2.c 如下

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define _INT_R    (1024)#define _INT_FZ    (100000000)// 得到rand() 返回值, 并写入到文件中int getrand(long long *pcut) {  static int _cut = 0;  long long t = *pcut + 1;  int r = rand();    // 每次到万再提醒一下  if(t % _INT_FZ == 0)    fprintf(stdout, "%d个数据又跑完了[%d, %lld]/n", _INT_FZ, _cut, t);    if(t < 0) { // 数据超标了    ++_cut;    fprintf(stderr, "Now %d T > %lld/n", _cut, t - 1);    *pcut = 0; // 重新开始一轮  }    *pcut = t;  return r;}/* * 验证 rand 函数的周期 */int main(int argc, char* argv[]) {  int rbase[_INT_R];  int i = -1, r;  long long cut = 0;    // 先产生随机函数  while(++i < _INT_R)    rbase[i] = getrand(&cut);    // 这里开始随机了  for(;;) {    r = getrand(&cut);    if (r != rbase[0])      continue;    for(i=1; i<_INT_R; ++i) {      r = getrand(&cut);      if(r != rbase[i])         break;    }        // 找见了数据    if(i == _INT_R) {      printf("Now T = %lld/n", cut);      break;    }  }    return 0;}

编译命令

gcc -03 -o randc2.out rand2.c

最后运行结果, 等了好久还是没出来.

Linux 上的rand 函数写的很有水准, 分布的很随机. 总而言之这个随机值比较大. 但一定存在的.

有兴趣的可以按照上面思路优化跑一跑. 这边Ubuntu 是虚拟机跑的慢.

2. 继续扩展, 减小rand 返回 MAX值试试水

修改上面 getrand 函数

// _INT_RMAX 表示随机数范围 [0, 100)#define _INT_RMAX  (100)#define _INT_R    (1024)#define _INT_FZ    (10000000)// 得到rand() 返回值, 并写入到文件中int getrand(long long *pcut) {  static int _cut = 0;  long long t = *pcut + 1;  int r = rand() % _INT_RMAX;  // 每次到万再提醒一下  if (t % _INT_FZ == 0)    fprintf(stdout, "%d 个数据跑完了[%d, %lld]/n", _INT_FZ, _cut, t);  if (t < 0) { // 数据超标了    ++_cut;    fprintf(stderr, "Now %d T > %lld/n", _cut, t - 1);    *pcut = 0; // 重新开始一轮  }  *pcut = t;  return r;}

添加了取余看是否, 影响G点测试结果

发现G点没有变化.

可以有推论: rand() 周期不随着二次 mod取余而改变.

因而可以放心 mod使用伪随机函数. G点还是那么大.

3. 最后, 赠送一个常用的 [min, max] 之间的随机函数

/* * 返回 [min, max] 区间的随机函数 * min  : 起始位置 * max  : 结束位置 *    : 返回[min, max]区间之内的位置 */extern int random(int min, int max);/* * 返回 [min, max] 区间的随机函数 * min  : 起始位置 * max  : 结束位置 *    : 返回[min, max]区间之内的位置 */int random(int min, int max) {  assert(min < max);  // 正常情况  return rand() % (max - min + 1) + min;}

测试demo 代码结构如下

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <assert.h>/* * 返回 [min, max] 区间的随机函数 * min  : 起始位置 * max  : 结束位置 *    : 返回[min, max]区间之内的位置 */extern int random(int min, int max);/* * C 基础, 使用随机函数 */int main(int argc, char* argv[]) {  int min = -5, max = 5;  int i = 0;  // 开始统一 初始化种子  srand((unsigned)time(NULL));  while(i < 100) {    printf("%3d ", random(min, max));    if (++i % 10 == 0)      putchar('/n');  }  system("pause");  return 0;}/* * 返回 [min, max] 区间的随机函数 * min  : 起始位置 * max  : 结束位置 *    : 返回[min, max]区间之内的位置 */int random(int min, int max) {  assert(min < max);  // 正常情况  return rand() % (max - min + 1) + min;}

测试结果是