Java Math3 MersenneTwister与Python随机

Question

为了研究目的，我的任务是将一些python代码移植到Scala。现在我使用，并且在使用Math3时遇到了困难。

在Python中：

SEED = 1234567890

PRIMARY_RNG = random.Random()
PRIMARY_RNG.seed(SEED)
n = PRIMARY_RNG.randrange((2**31) - 1) #1977150888

在Scala中：

val Seed = 1234567890
val PrimaryRNG = new MersenneTwister(Seed)
val n = PrimaryRNG.nextInt(Int.MaxValue) //1328851649

我在这里错过了什么？都是MersenneTwister的

和Int.MaxValue = 2147483647 = (2**31) - 1

Answer 1

正如我在评论中已经发布的，获取下一个整数的主要算法在Python和Apache (源代码这里、这里和这里)之间是相同的。通过代码进行跟踪，似乎主要的区别在于这两个版本如何启动生成器。Python版本将将给定的种子转换为数组和数组中的种子，而Apache版本则有一个单独的算法，用于从单个数字中播种。因此，为了使Apache nextInt(...)方法以保存方式作为Python方法，您应该使用一个数组为Apache版本添加种子。

(我不知道Scala，所以下面的代码是用Java编写的)

MersenneTwister rng = new MersenneTwister();
rng.setSeed(new int[] {1234567890});
System.out.println(rng.nextInt(Integer.MAX_VALUE)); // 1977150888

还要注意的是，所有其他方法(如random()和nextDouble() )都完全不同，因此这种种子机制很可能只用于使nextInt(...)和randrange(...)返回相同的结果。

Answer 2

Apache显然是使用整数作为随机性的基本来源。的，尽管我不太确定它是如何提取的，而Python则是使用算法的C版本生成的double。

种子值的处理方式也可能有差异，但由于它们甚至没有以相同的方式读出比特，所以即使潜在的伪随机生成器是相同的，也不会期望它们具有可比性。

Answer 3

如果有人需要这样做，我想出了一个基于这里的CPython实现的工作版本。

注意:如果使用字符串作为种子，则random.seed()在Python2和3之间更改。这里的pythonStringHash函数与Python2版本或Python3中的random.seed(s, version=1)兼容。

private static long pythonStringHash(String s) {
  char[] chars = s.toCharArray();
  long x;
  if (s.isEmpty()) {
    x = 0;
  } else {
    x = chars[0] << 7;
  }

  for (char c : chars) {
    x = ((1000003 * x) ^ c);
  }

  x ^= chars.length;
  if (x == -1) {
    return -2;
  }
  return x;
}

private static void pythonSeed(MersenneTwister random, long seed) {
  int[] intArray;
  if (Long.numberOfLeadingZeros(seed) >= 32) {
    intArray = new int[] { (int) seed };
  } else {
    intArray = new int[] { (int) seed, (int) (seed >> 32) };
  }
  random.setSeed(intArray);
}

public static RandomGenerator pythonSeededRandom(String seed) {
  MersenneTwister random = new MersenneTwister();
  pythonSeed(random, pythonStringHash(seed));
  return random;
}

从那里开始，pythonSeededRandom("foo").nextDouble()应该等于random.seed("foo"); random.random()。