简单的伪随机算法

Question

我需要一个伪随机生成器，它将一个数字作为输入并返回另一个数字，该数字是可再现的并且似乎是随机的。

• 每个输入数字应与一个输出数字完全匹配，反之亦然
• 相同的输入数字始终会产生相同的输出数字
• 相邻的连续输入数字（例如 1 和 2）应产生完全不同的输出数字（例如 1 => 9783526 , 2 => 283)

它一定不是完美的，它只是为了创建随机但可重复的测试数据。

我使用 C#。

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我不久前写了一段有趣的代码，它产生了一些随机的东西。

  public static long Scramble(long number, long max) 
  {
    // some random values 
    long[] scramblers = { 3, 5, 7, 31, 343, 2348, 89897 };
    number += (max / 7) + 6;
    number %= max;
    // shuffle according to divisibility
    foreach (long scrambler in scramblers) 
    {
      if (scrambler >= max / 3) break;
      number = ((number * scrambler) % max) 
        + ((number * scrambler) / max);
    }

    return number % max;
  }

我想要更好、更可靠的东西，可以处理任何大小的数字（没有最大参数）。

使用 CRC 算法可以解决这个问题吗？或者一些乱七八糟的东西。

Answer 1

我从这个答案中删除了微软代码，GNU代码文件更长，但基本上它包含来自 http://cs.uccs.edu/~cs591/bufferOverflow/glibc-2.2.4/stdlib/random_r.c ：

int32_t val = state[0];
val = ((state[0] * 1103515245) + 12345) & 0x7fffffff;
state[0] = val;
*result = val;

为了您的目的，种子是state[0] 所以它看起来更像

int getRand(int val)
{
    return ((val * 1103515245) + 12345) & 0x7fffffff;
}

Answer 2

您（也许）可以使用 Random 类在 C# 中轻松完成此操作：

public int GetPseudoRandomNumber(int input)
{
    Random random = new Random(input);
    return random.Next();
}

由于您使用输入显式播种 Random，因此每次给定相同的输入值时，您都会获得相同的输出。

Answer 3

tausworthe 生成器实现起来很简单并且速度相当快。以下伪代码实现具有完整的周期（2**31 - 1，因为零是固定点）：

def tausworthe(seed)
  seed ^= seed >> 13
  seed ^= seed << 18
  return seed & 0x7fffffff

我不懂 C#，但我假设它有 XOR (^) 和位与 C 中一样的 shift (<<, >>) 运算符。

设置初始种子值，并使用 seed = tausworthe(seed)< 进行调用/代码>。

Answer 4

前两个规则建议输入的固定或输入种子排列，但第三个规则需要进一步的变换。

对于指导该转换的输出应该是什么有任何进一步的限制吗？ - 例如，是否有一组输入输出值可供选择？

如果唯一的指导是“无最大值”，我将使用以下内容...

1. 对整个输入应用哈希算法以获取第一个输出项。 CRC 可能有效，但要获得更多“随机”结果，请使用加密哈希算法，例如 MD5。

2. 对输入使用下一个排列算法（Google 上有大量链接）。

3. 重复 hash-then-next-permutation，直到找到所有需要的输出。

不过，下一个排列可能有点过头了，您可能可以在重做哈希之前增加第一个输入（并且可能在溢出时增加第二个输入，依此类推）。

对于加密式散列，您需要一个密钥 - 只需在开始之前从输入中派生一些内容即可。