• C基础 寻找随机函数的G点


    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]
    ", _INT_FZ, _cut, t);
        
        if(t < 0) { // 数据超标了
            ++_cut;
            fprintf(stderr, "Now %d T > %lld
    ", _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
    ", 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]
    ", _INT_FZ, _cut, t);
        
        if(t < 0) { // 数据超标了
            ++_cut;
            fprintf(stderr, "Now %d T > %lld
    ", _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
    ", 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]
    ", _INT_FZ, _cut, t);
    
        if (t < 0) { // 数据超标了
            ++_cut;
            fprintf(stderr, "Now %d T > %lld
    ", _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('
    ');
        }
    
        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

    基本比较稳定. 一切都在预料之中.

    总结 本文 得出两个 推论

      a. rand()伪随机函数, 存在G点. 并且可以找到

      b. G点 不随着 二次 mod 取余改变.

    后记

      错误是难免的, 预祝明天愉快~~

      

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/life2refuel/p/5575785.html
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