打乱浮点数？

Question

我需要一个可重复的伪随机函数，从 [0,1] 中的浮点数到 [0,1] 中的浮点数。即给定一个 32 位 IEEE 浮点数，返回一个“不同的”浮点数（给定 24 位尾数，尽可能随机）。它必须是可重复的，因此保留大量的内部状态是不可能的。不幸的是，它只能处理 32 位 int 和单浮点数学（没有双精度，甚至不能进行 32x32=64 位乘法，尽管我可以根据需要进行模拟——基本上它需要在较旧的 CUDA 硬件上工作）。当然，在这些相当严格的限制范围内，随机性越好。有人有什么想法吗？

（我已经了解了 Park-Miller，它需要 64 位 int 数学，以及 CUDA 版本的 Park-Miller，它需要双打，Mersenne Twisters 有很多内部状态，以及其他一些不起作用的东西。 ）

Answer 1

据我了解，哈希可以完成所需的功能。将浮点输入重新解释为整数，应用哈希函数生成一个近似均匀分布在 [0,2^32) 中的整数，然后将该整数乘以 2^-32，将所得整数大致均匀地转换回浮点数分布在[0,1]。 Bob Jenkin 的 mix() 是一种不需要乘法的合适哈希函数，可以在此处找到：http://www.burtleburtle.net/bob/hash/doobs.html。

要将浮点数重新解释为整数，反之亦然，CUDA 中有两种选择。使用内在函数，或者使用 C++ 风格的重新解释转换：

float f;
int i;
i = __float_as_int(f);
f = __int_as_float(i);
i = reinterpret_cast<int&>(f);
f = reinterpret_cast<float&>(i);

因此作为一个独立的函数，整个过程可能如下所示：

/* transform float in [0,1] into a different float in [0,1] */
float scramble_float (float f)
{
    unsigned int magic1 = 0x96f563ae; /* number of your choice */
    unsigned int magic2 = 0xb93c7563; /* number of your choice */
    unsigned int j;
    j = reinterpret_cast<unsigned int &>(f);
    mix (magic1, magic2, j);
    return 2.3283064365386963e-10f * j;
}

Answer 2

NVIDIA CUDA 工具包包含一个名为 CURAND 的库我相信它符合您的要求：它产生可重复的结果（假设您从相同的种子开始），在 GPU 上工作，支持 32 位浮点数和整数，并且应该在较旧的 GPU 上工作。它还支持多种伪随机和准随机生成算法和分布。

[注意：使用 C 库 rand() 函数的一个问题（除了它不在设备上的 CUDA 中运行之外）是，在 Windows 上，rand() 仅返回 16 位值，因此由除以 RAND_MAX 仅有 16 个随机位精度。此外，在 linux/mac 上它返回一个 32 位值，因此使用它的代码不可在数值上移植。]

Answer 3

为什么不使用标准 C 库 rand() 函数并将结果除以 RAND_MAX？

#include <stdlib.h>
float randf (void)
{
     return rand() / (float) RAND_MAX;
}