新しい C ランダム ライブラリのために `std::rand()` を廃止する必要があるのはなぜですか?

新しいランダム ライブラリが std::rand() より優れているのはなぜですか?

はじめに

std::rand() は一般的に使用される乱数生成インターフェイスですが、最新の C バージョンでは、その制限に対処するために設計された拡張された新しい乱数ライブラリが提供されます。この記事では、std::rand() と新しいライブラリの違いを検証し、利点とパフォーマンスの考慮事項に焦点を当てます。

std::rand() の欠点

従来のrand() の実装では、線形合同生成器 (LCG) が採用されており、次のような弱点がある可能性があります。

• 下位ビットのランダム性が制限されている
• 周期が短い
• 最大値が低い(RAND_MAX)
• 連続する値間の相関

新しいランダム ライブラリの利点

対照的に、

• の新しいランダム ライブラリは、ランダム＞
• 高品質アルゴリズム: メルセンヌ ツイスターなどの最新のジェネレーターを使用し、より高品質で予測不可能なランダム性を提供します。
• 明示的な状態管理: Rand() はグローバル状態を使用するため、マルチスレッド アプリケーションや再現可能なシミュレーションとの互換性の問題が発生する可能性があります。新しいライブラリは、クラス内でのジェネレーターのカプセル化をサポートし、複数の独立したジェネレーターを可能にします。

クロスプラットフォーム シード:

クロスプラットフォームでジェネレーターをシードするためのデフォルトのrandom_deviceを提供し、異なるコンパイラー間で一貫した出力を保証します。

パフォーマンスの比較

この記事には、古い LCG ベースの rand() と新しいメルセンヌ ツイスター ベースのジェネレーターの間のパフォーマンスの比較が含まれています。驚くべきことに、両方の方法で生成された乱数の合計の広がりは類似していました。ただし、新しいライブラリは大幅に遅く、rand() よりも約 4 倍遅かったです。

推奨事項

基本的なアプリケーションまたはランダム性の品質が重要ではないケースの場合、標準: :rand() は依然として実行可能なオプションです。ただし、高品質で再現可能な乱数を必要とする要求の厳しいアプリケーションの場合は、新しい乱数ライブラリを強くお勧めします。

パフォーマンスの最適化

パフォーマンスが懸念される場合は、この記事では、新しいライブラリによって提供される LCG ベースのジェネレーターである std::minstd_rand を使用することを提案しています。これは、品質とパフォーマンスのバランスが取れています。

結論

新しいC のランダム ライブラリは、高品質のジェネレーター、明示的な状態管理、一貫したシード処理を提供することで、std::rand() の制限に対処します。場合によっては遅くなる可能性がありますが、ランダム性の品質が最重要である場合、その利点はパフォーマンスの欠点を上回ります。

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