由mt19937生成的重复值

Question

我正在使用C++11的random库，我有一个小程序，在一个单位半径的圆上生成一个坐标对x，y。下面是简单的多线程程序

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <random>

using namespace std;



int main()
{
    const double PI = 3.1415;



    double angle, radius, X, Y;
    int i;
    vector<double> finalPositionX, finalPositionY;

    #pragma omp parallel
    {
        vector <double> positionX, positionY;

        mt19937 engine(0);
        uniform_real_distribution<> uniform(0, 1);
        normal_distribution<double> normal(0, 1);



        #pragma omp for private(angle, radius, X, Y)
        for(i=0; i<1000000; ++i)
        {
            angle  = uniform(engine)*2.0*PI;
            radius = sqrt(uniform(engine));
            X      = radius*cos(angle);
            Y      = radius*sin(angle);

            positionX.push_back(X);
            positionY.push_back(Y);
        }
        #pragma omp barrier

        #pragma omp critical
        finalPositionX.insert(finalPositionX.end(), positionX.begin(), positionX.end());
        finalPositionY.insert(finalPositionY.end(), positionY.begin(), positionY.end());
    }


    ofstream output_data("positions.txt", ios::out);
    output_data.precision(9);
    for(unsigned long long temp_var=0; temp_var<(unsigned long long)finalPositionX.size(); temp_var++)
    {
        output_data << finalPositionX[temp_var]
                    << "\t\t\t\t"
                    << finalPositionY[temp_var]
                    << "\n";
    }
    output_data.close();
    return 0;
}

问题：许多x坐标出现两次(与y坐标相同)。我不明白这一点，因为mt19937的周期比1.000.000长得多。有人知道这是怎么回事吗？

注意到：当我没有多线程应用程序时，我会得到相同的行为，所以这个问题与错误的多线程无关。

正如其中一个答案所指出的，编辑时，我不应该对两个线程使用相同的种子--但这是我在提出这个问题时所犯的错误，在我的实际程序中，我的线程看起来不一样。

Answer 1

正如在这篇文章中所描述的(以及堆栈溢出管理器中的后文 )，真正的随机性并不能完美地分布。

良好的随机性：

​

​

糟糕的随机性：

​

​

我确实推荐阅读这篇文章，但概括地说: RNG必须是不可预测的，这意味着调用它100次并不能完美地填充10x10网格。

Answer 2

使用代码的核心部分，我编写了这个不完美的测试，但从我所看到的情况来看，发行版是非常统一的：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <random>
#include <map>
#include <iomanip>

using namespace std;

int main()
{
    int i;
    vector<double> finalPositionX, finalPositionY; 
    std::map<int, int> hist;


    vector <double> positionX, positionY;

    mt19937 engine(0);
    uniform_real_distribution<> uniform(0, 1);
    //normal_distribution<double> normal(0, 1);
    for(i=0; i<1000000; ++i)
    {
        double rnum = uniform(engine);            

       ++hist[std::round(1000*rnum)];

    }

    for (auto p : hist) {
        std::cout << std::fixed << std::setprecision(1) << std::setw(2)
                  << p.first << ' ' << std::string(p.second/200, '*') << '\n';
    }

    return 0;
}

正如其他人已经说过的，看到一些价值观被重复并不是意料之外的事。对于normal发行版，我使用了对rnum和hist的以下修改来测试它，它看起来也不错：

double rnum = normal(engine);                  
++hist[std::round(10*rnum)];

Answer 3

首先，仅仅因为你得到两次相同的数字并不意味着它不是随机的。如果你掷了六次骰子，你会期望六种不同的结果吗？看生日悖论。话虽如此，你是对的，在这种情况下，你不应该看到太多的重复。

我不太熟悉“#语用omp并行”，但我猜您正在生成多个线程，所有这些线程都用相同的种子(0)启动mt19937。您应该对所有线程使用不同的种子，例如线程id。