两个不同的种子生成相同的“随机”序列

Question

两个不同的种子生成相同的“随机”序列

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也许有一个非常逻辑的解释，但我似乎无法理解为什么使用.NET的Random Class (System)时，种子0和2,147,483,647会产生相同的“随机”序列。

快速代码示例：

var random1 = new Random(0);
var random2 = new Random(1);
var random3 = new Random(int.MaxValue); //2,147,483,647

var buffer1 = new byte[8];
var buffer2 = new byte[8];
var buffer3 = new byte[8];

random1.NextBytes(buffer1);
random2.NextBytes(buffer2);
random3.NextBytes(buffer3);

for (int i = 0; i < 8; i++)
{
    Console.WriteLine("{0}\t\t{1}\t\t{2}", buffer1[i], buffer2[i], buffer3[i]);
}

输出：

26      70      26
12      208     12
70      134     76
111     130     111
93      64      93
117     151     115
228     228     228
216     163     216

您可以看到，第一和第三个序列是相同的。有人能解释一下这个吗？

编辑：正如alro指出的那样，这些序列并不相同。但它们非常相似。

- Rudey

3

System.Random在许多方面都有设计缺陷，这是其中之一。 - CodesInChaos

3

非常有趣的观察！加一！ - quetzalcoatl

2

@RuudLenders 我了解了。这非常奇怪。显然，那个函数并不完美。 :( 微软，你怎么能这样！ - Christopher Bales

15

有没有人会指出他的结果其实是不一样的？第三个和第六个数字是不同的。 - JustAPoring

3

@alro 没问题，因为他们所讨论的功能是生成预先计算的"种子数组"。然后使用该数组来生成每个样本。如果种子在数组中重复出现的次数越多，那么随机数序列就会越接近（在这种情况下，数组仅相差一个项目）。但是...两个序列不应该重复相同的数字模式... - Adriano Repetti

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Andras Zoltan · Accepted Answer

嗯，原因将与Random类使用的派生函数连接到伪随机序列从种子中获得。因此，真正的答案是数学问题（并且超出了我的能力范围）。

事实上，我不相信有任何保证两个不同的种子会产生不同的序列。

编辑好的-我要做bitbonk所做的事情-但解释一下 为什么：

public Random(int Seed)
{
    int num = (Seed == -2147483648) ? 2147483647 : Math.Abs(Seed);
    int num2 = 161803398 - num;
    this.SeedArray[55] = num2;
    int num3 = 1;
    for (int i = 1; i < 55; i++)
    {
        int num4 = 21 * i % 55;
        this.SeedArray[num4] = num3;
        num3 = num2 - num3;
        if (num3 < 0)
        {
            num3 += 2147483647;
        }
        num2 = this.SeedArray[num4];
    }
    for (int j = 1; j < 5; j++)
    {
        for (int k = 1; k < 56; k++)
        {
            this.SeedArray[k] -= this.SeedArray[1 + (k + 30) % 55];
            if (this.SeedArray[k] < 0)
            {
                this.SeedArray[k] += 2147483647;
            }
        }
    }
    this.inext = 0;
    this.inextp = 21;
    Seed = 1;
}

我们实际上不需要深入代码就能看出原因-从上到下阅读代码时，当种子为0和2147483647时，以上代码将存储哪些值：

int num = (Seed == -2147483648) ? 2147483647 : Math.Abs(Seed);
  =>  num is 0 and 2147483647

int num2 = 161803398 - num;
  => num2 is 161803398 and -1985680249

this.SeedArray[55] = num2;
  => this.SeedArray is as above in both cases

int num3 = 1;
for (int i = 1; i < 55; i++)
{
  int num4 = 21 * i % 55
  this.SeedArray[num4] = num3;

  => num4 is 21, SeedArray[21] is 1

num3 = num2 - num3
  => num3 is 161803397 and -1985680250

if(num3 < 0)
  num3 += 2147483647

  => num3 is 161803397 and 161803397

仅经过第一次循环，算法已经收敛于两个种子值。

编辑

正如问题所指出的那样 - 这些序列并不相同 - 但它们显然非常相似 - 这里我们可以看到相似性的原因。