4

Хочу воспользоваться первым вариантом этого метода, чтобы генерировать псевдослучайные числа с нормальным распределением.

Метод может сгенерировать два псевдослучайных числа, но мне нужно только одно. Могу ли я использовать только одну из этих формул (только с синусом или только с косинусом)? Будет ли распределение столь же нормальным, как если использовать их обе?

Код на C++:

const float pi = 3.1415926535;

float RandomFloat()
{
    return (float) rand() / RAND_MAX;
}

float normalRand()
{
    float z = RandomFloat();
    float f = RandomFloat();

    float r = cos(2 * pi * f) * sqrt(-2 * log(z));

    return r;
}

Я понимаю, что это недоиспользование возможностей алгоритма, что программу можно было бы оптимизировать, но мне не нужна такая большая производительность.

10
  • 1
    Ну если уж у вас С++ - почему не воспользоваться библиотекой <random>?
    – Harry
    22 дек 2018 в 11:50
  • В вашем коде до вызова rand() надо вызывать srand() - иначе генерации непроизойдет, Сид не инициализирован.
    – NewView
    22 дек 2018 в 12:45
  • @Harry а в ней есть функция нормального распределения? Вообще знаю про std::normal_distribution, но использовать не хочу.
    – havon
    22 дек 2018 в 14:25
  • @NewView я в курсе про srand(), он вызывается перед обращением к этим функциям, просто не здесь, а в main()
    – havon
    22 дек 2018 в 14:27
  • 2
    @NewView Что за ерунду вы про srandговорите? Произойдет, только и того, что при разных запусках будет одна и та же последовательность чисел. А вообще, от rand все в один голос предлагают отказываться...
    – Harry
    22 дек 2018 в 14:59

3 ответа 3

3

1) Из прикреплённой Вами же ссылки можно сделать вывод, что можно использовать и одно число:

Тогда z 0 и z 1 будут независимы и распределены нормально с математическим ожиданием 0 и дисперсией 1. При реализации на компьютере обычно быстрее не вычислять обе тригонометрические функции — cos ⁡ и sin ⁡— а рассчитать одну из них через другую.

Основное тригонометрическое тождество: sin^2(x) + cos^2(x) = 1;
Выведите из него одно или пару случайных чисел.

2) Используйте srand от времени на Вашем компьютере, так возвращаемые значения rand() будут всегда разные.
Пример:

    srand( time( 0 ) ); // автоматическая рандомизация
    cout << "rand_value = " << 1 + rand() % 10 << endl;
    // rand()%10 - возвращает значения от 0 до 9.

UPD1:

Подозреваю, что Преобразование Бокса — Мюллера здесь не зря используется и Вам нужно 2 величины. На всякий случай оставлю ссылку на небольшую статейку: тык.

UPD2:

Пояснение почему можно использовать любую из двух формул для просто случайного числа с "нормальным" распределением:
Формулы отличаются лишь косинусом и синусом. И косинус, и синус принимают значения от -1 до 1. Это полученное значение мы умножаем на одно и то же выражение.

3
  • Википедия - такой себе источник информации, тем более без ссылок на первичные источники, поэтому и спрашиваю у профессионалов.
    – havon
    22 дек 2018 в 14:40
  • 1
    @havon, не стоит питать иллюзий, что здесь отвечают некие «профессионалы»... в большинстве это такие же скучающие люди, как и те, что правят вики ;)
    – Fat-Zer
    22 дек 2018 в 14:57
  • @havon Вот ссыль на англоязычную вики с теми же формулами, но чуть подробнее и с бОльшим количеством источников: en.wikipedia.org/wiki/Box%E2%80%93Muller_transform
    – AlexIdest
    22 дек 2018 в 14:58
3

Экспериментируем...

10000 пар чисел и 20000 первых чисел загоняем в Wolfram Mathematica и просим построить две гистограммы.

введите сюда описание изображения

Похоже на то, что вполне можно использовать только одно число.

Можно и детальнее, разницы нет.

введите сюда описание изображения

Рекомендуемый вариант -

int main()
{
    random_device rd{};
    mt19937 gen{rd()};
    normal_distribution<> d{0,1};

    for(int i = 0; i < 20000; ++i)
        cout << d(gen) << " ";
}

Гистограмма, впрочем, такая же :) введите сюда описание изображения

2
  • а это данные сгенерированные кодом на вольфраме? он плавающую точку использует и если да, то какую? и можно сам колокол поверх этого наложить?
    – Fat-Zer
    22 дек 2018 в 15:51
  • @Fat-Zer Нет, это я просчитал своей программой, а уже вывод запихал в вольфрам.
    – Harry
    22 дек 2018 в 16:01
1

Могу ли я использовать только одну из этих формул (только с синусом или только с косинусом)? Будет ли распределение столь же нормальным, как если использовать их обе?

Да, но практичней будет вычислять оба и второе значение использовать при последующих запросах к функции.

Но следует иметь ввиду, что это не очень хороший генератор (как и все наивные варианты использования rand()) — для типового размера RAND_MAX в 32768 этот алгоритм не будет выдавать результаты ≥4.57... да и у меньших значений статистика наверняка испортится.

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.