今天无意间看了一篇关于随机数的文章,把他COPY下来,大家一起探讨探讨
伪随机数的产生,现在用得较多的是“线性同余法"
就是下面这个式子
R(n+1) = [R(n) * a + b] mod c
为使随机数分布尽量均匀,a、b 均为质数, c 一般取值域内的最大值(mod 是求余数)
从这个式了可以看出,每次产生的随机数都跟上一次产生的数有关系,那么,第一个数是怎么来的呢?这就是线性同余法中必须用的的”种子",也就是说,给定某个种子后,所产生的随机数序列是固定的,在计算机编程中,一般使用系统时间来初始化种子,就是前面代码中的 srand((unsigned)time(NULL)); 这一句了。因为每次运行程序的时间肯定不一样,所以产生散列肯定也不一样,从而达到“随机”的目的。
a,b,c 的取值我用的是 a=3373, b=1, c=32768
下面的两个子程序是我在我的项目(S7-200 226)中产生随机的系统编号用的,因为我的编号中只有4位数采用了随机数,所以下面的程序中用的是整型,最大范围为32767。如果需要更宽范围的随机数,可以采用双字类型,并适当修改程序,代码很简单,就是将上面那个表达式用 S7-200 的指令表示出来就行了。
这两个子程序是从 MicroWIN V4.0 中导出来的,可以将它们用文本编辑器保存为 AWL 文件后直接导入 MicroWIN。
使用时在第一个扫描周期调用 Srand 初始种子,需要随机数的地方调用 Random
Random 有了个最大范围参数,可以限制生成的随机数的最大范围,比如我只需要4位随机数,所以一般这样调用 CALL Random, 10000, vw0,生成的数就在 0-9999 范围内
下面是代码:
SUBROUTINE_BLOCK Srand:SBR17
TITLE=初始化随机数种子
//
// 直接使用系统时钟的分秒来作为种子
VAR_OUTPUT
seed:WORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
TODR VB1990
Network 2
LD SM0.0
BTI VB1994, AC1
SLW AC1, 8
BTI VB1995, AC3
+I AC3, AC1
MOVW AC1, LW0
END_SUBROUTINE_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK Random:SBR16
TITLE=随机数发生器
//
// 线性同余法获取伪随机数,范围:0~32767
//
// seed = (seed * 3373 + 1) % 32768;
//
VAR_INPUT
wMax:WORD; // 最大范围
END_VAR
VAR_OUTPUT
wOut:WORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1
// wSeed * 3373 + 1 => AC1
LD SM0.0
ITD VW1940, AC1
*D 3373, AC1
INCD AC1
Network 2
// AC1 mod 32768 => wSeed
LD SM0.0
MOVD AC1, AC3
/D +32768, AC3
*D 32768, AC3
-D AC3, AC1
DTI AC1, VW1940
Network 3
// wSeed / 32768 * wMax => wOut
LD SM0.0
DTR AC1, AC1
/R 32768.0, AC1
ITD LW0, AC3
DTR AC3, AC3
*R AC3, AC1
ROUND AC1, AC1
DTI AC1, LW2
END_SUBROUTINE_BLOCK