不同的rand（）序列在表達式中產生相同的結果

Question

好的，這是一個非常奇怪的結果。

我有一個MPI程序，其中每個進程必須在固定範圍內生成隨機數（範圍從文件中讀取）。會發生什麼情況是即使我爲每個進程使用不同的值，並且每個進程中生成的數字都不相同，但生成隨機數的表達式仍然會在它們之間產生相同的序列。

這裏的所有相關的代碼：

// 'rank' will be unique for each process 
int rank; 
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); 
// seed the RNG with a different value for each process 
srand(time(NULL) + rank); 
// print some random numbers to see if we get a unique sequence in each process 
// 'log' is a uniquely named file, each process has its own 
log << rand() << " " << rand() << " " << rand() << std::endl; 

// do boring deterministic stuff 

while (true) 
{ 
    // waitTimeMin and waitTimeMax are integers, Max is always greater than Min 
    waitSecs = waitTimeMin + rand() % (waitTimeMax - waitTimeMin); 
    log << "waiting " << waitSecs << " seconds" << std::endl; 
    sleep(waitSecs); 
    // do more boring deterministic stuff 
} 

這裏的每個過程的輸出，用3個過程在範圍[1,9]產生的數字。

過程1：

15190 28284 3149 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

過程2：

286 6264 3153 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

過程3：

18151 17013 3156 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

因此，儘管rand()清楚地生成不同的數字，表達式來計算waitSecs仍評估爲所有進程的序列相同。更奇怪的是：如果我再次運行帶有相同參數的程序，只有前3個隨機數字會改變，其餘的「隨機」序列在每次運行中將完全相同！更改數字範圍顯然會產生與此不同的結果，但執行過程中的進程和之間的相同參數始終產生相同的序列：除前3個數字外。

這到底是怎麼回事？

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編輯：所以只是爲了看看它的簡單隨機生成和/或低的範圍內，我取代了隨機生成這一行：

waitSecs = waitTimeMin + (int)((double)rand()/((double)RAND_MAX + 1) * (waitTimeMax - waitTimeMin)); 

而且在範圍內開始產生數[1,99]。這裏的結果：

過程1：

7833 3798 10977 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

過程2：

25697 14547 10980 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

過程3：

10794 25295 10984 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

同樣的事情。這仍然只是rand()真的很糟糕？

EDIT2：1生成號碼10000

Answer 1

好吧，顯然我被推遲了。在初始化RNG之後，我產生了一個新的線程並在那裏生成了隨機數，而不需要初始化。在新線程中調用srand()可解決問題。所以是的，這裏的教訓是srand()和rand()每個線程工作，而不是每個進程。我還需要在我的問題中發佈更多關於我的程序的信息。

Ouch。

對不起浪費大家的時間。

Answer 2

當同樣的事情，嘗試使用一個隨機數發生器從TR1像std::tr1::mt19937。通常使用低質量的隨機數生成器來實現功能rand()。

編輯：低質量可能意味着，例如，即使在[0,100]^2中生成2D點(x,y)也會導致點不均勻分佈在正方形中。你可能會認爲它不應該表現得那麼糟糕，但是你會對它的實際表現有多麼的驚訝（這在大多數語言中都是可悲的）。

編輯2：方法range*(rand()/RAND_MAX)不是一個好的。它具有雙精度問題，甚至不會產生結果。

請嘗試以下，看看你的程序仍然給你，你是感到吃驚的結果：

std::tr1::mt19937 engine(thread_seed); 
std::tr1::uniform_int<> unigen(waitTimeMin, waitTimeMax); 
std::tr1::variate_generator<std::tr1::mt19937, 
          std::tr1::uniform_int<> >gen(engine, unigen); 
waitSec = gen(); 

EDIT3： http://dilbert.com/dyn/str_strip/000000000/00000000/0000000/000000/00000/2000/300/2318/2318.strip.gif

Answer 3

在你的代碼只使用低3位，如果產生隨機數（除以8的餘數）。您的實驗顯示，生成的數字序列中最低3位的序列每次都是相同的。這是完全可能的。實際上，這是一個衆所周知的問題，通常用於實現rand()的簡單僞隨機數生成器。

如果您想使用rand()（而不是更復雜的自定義生成器），最好使用高位而不是低位。即請勿使用%運營商來減少rand()的範圍。在這裏看看更好的方法：http://c-faq.com/lib/randrange.html

Answer 4

計算(rand() % n)通常是一個壞主意 - 你會得到比隨機的結果。相反，如果RAND_MAX是rand()的輸出範圍，請嘗試將rand()除以(RAND_MAX/(waitTimeMax - waitTimeMin))。您正在使用的rand()可能是linear congruential generator。如果你遵循後面的鏈接，你會發現更多關於它是如何工作的信息，以及爲什麼低位比較高位「不那麼隨機」的解釋。