РефератыИнформатикаМаМашинная имитация случайной последовательности чисел

Машинная имитация случайной последовательности чисел



Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное учреждение высшего


профессионального образования


Тульский государственный университет


Факультет Экономики и Права


Кафедра Автоматизированных информационных и управляющих систем


Отчет по лабораторной работе №1:


«

МАШИННАЯ ИМИТАЦИЯ
СЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ЧИСЕЛ
».

Выполнила: студентка гр.730971


Иммель Я.С.


Принял: Семенчев Е. А.


Тула 2010


ЦЕЛЬ:
Изучение функционирования программных датчиков псевдослучайных чисел. Практическая проверка качества генераторов случайных чисел.


Ход работы:


Мультипликативный конгруэнтный метод
. Метод представляет собой арифметическую процедуру для генерирования конечной последовательности равномерно распределённых чисел. Основная формула метода имеет вид:


Xi+1
=aXi
(mod m),


где a и m - неотрицательные целые числа. Согласно этому выражению, мы должны взять последнее случайное число Xi
, умножить его на постоянный коэффициэнт a
и взять модуль полученного числа по m ( т.е. разделить на aXi
и остаток считать как Xi+1
). Поэтому для генерирования последовательности чисел Xi
необходимы начальное значение X0
, множитель a и модуль m. Эти параметры выбирают так, чтобы обеспечить максимальный период и минимальную корреляцию между генерируемыми числами.


Правильный выбор модуля не зависит от системы счисления, используемой в данной ЭВМ. Для ЭВМ, где применяется двоичная система счисления, m=2N
( N-число двоичных цифр в машинном слове ). Тогда максимальный период (который получается при правильном выборе a и X0
)


L=2N-2
=m/4, (N>2) .


Выбор a
и X0
зависит также от типа ЭВМ. Для двоичной машины


a=8T±3;


где T может быть любым целым положительным числом, а X0
-любым положительным, но нечётным числом. Указанный выбор констант упрощает и ускоряет вычисления, но не обеспечивает получения периода максимальной длины. Больший период можно получить, если взять m, равное наибольшему простому числу, которое меньше чем 2N
, и a, равное корню из m. Максимальная длина последовательности будет увеличена от m/4 до m-1 ( метод Хатчинсона). Изложенный алгоритм, записанный на псевдокоде, представлен в приложении. Имя подпрограммы-RANDU.


Подпрограмма RANDU (RANDOM) имеется в математическом обеспечении многих ЭВМ (в том числе и РС). При этом константы, исполь

зуемые в подпрограмме, для 32-разрядного машинного слова имеют значения a=513
=1220703125, i/m=0,4656613E-9.


Смешанные конгруэнтные методы.
На основе конгруэнтной формулы были созданы и испытаны десятки генераторов псевдослучайных чисел. Работа этих генераторов основана на использовании формулы


Xi+1
=aXi
+C(mod m),


где a, c, m- константы, обычно автоматически вычисляемые в подпрограмме. На основе этого алгоритма разработана процедура URAND, которая приведена в приложении 1.1. Грин, Смит и Клем предложили аддитивный конгруэнтный метод.
н основан на использовании рекуррентной формулы


Xi+1
=(Xi
+Xi-1
)(mod m).


При X0
=0 и X1
=1 этот приводит к особому случаю, называемому последовательностью Фибоначчи.


Другие алгоритмы основаны на комбинации двух генераторов с перемешиванием получаемых последовательностей.


Поскольку при использовании детерминированных алгоритмов получаемая последовательность чисел является псевдослучайной, возникает вопрос: насколько они близки по своему поведению случайным? Для ответа на него предложено великое множество самых разнообразных методов статических испытаний.


Частотные тесты.
Используют либо критерий хи-квадрат, либо критерий Колмогорова-Смирнова для сравнения близости распределения полученного набора чисел к равномерному распределению.


Весь диапазон чисел [0,1] разбивается на k интервалов. Статистика определяется выражением



где f0
-наблюдаемая частота для каждого интервала; fe
-ожидаемая частота для каждого интервала ( fe
=p*N, N-число опытов ).


Если =0, то наблюдаемые и теоретически предсказанные значения частот точно совпадают. Если >0, то расчётные значения сравниваются с табличными значениями T
. Значения T
табулированы для различных чисел степеней свободы v=r-1-m, где r-число интервалов, m-число параметров распределения, определяемых из опыта, и уровней доверительной вероятности 1-a. Если расчётная величина оказывается больше табличной, то между наблюдаемым и теоретическим распределением имеется значительное расхождение.





Рисунок 1 – Схема алгоратма



Рисунок 2 – Рабочая программа


Выводы:
Изучение функционирования программных датчиков псевдослучайных чисел. Практическая проверка качества генераторов случайных чисел.


Методы получения на ЭВМ значений случайной величины, равномерно распределённой в интервале [0,1], можно разделить на три большие группы:


1.
Использование физических датчиков (генераторов) случайных чисел.


2.
Использование таблиц случайных чисел.


3.
Получение псевдослучайных чисел.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Машинная имитация случайной последовательности чисел

Слов:644
Символов:6182
Размер:12.07 Кб.