伪随机性

✍ dations ◷ 2025-09-10 10:06:23 #伪随机性,理论计算机科学

伪随机性(英语:Pseudorandomness)是一个过程似乎是随机的,但实际上并不是。例如伪随机数是使用一个确定性的算法计算出来的似乎是随机的数序,因此伪随机数实际上并不随机。在计算伪随机数时假如使用的开始值不变的话,那么伪随机数的数序也不变。伪随机数的随机性可以用它的统计特性来衡量,其主要特征是每个数出现的可能性和它出现时与数序中其它数的关系。伪随机数的优点是它的计算比较简单,而且只使用少数数值很难推算出计算它的算法。一般人们使用一个假的随机数,比如电脑上的时间作为计算伪随机数的开始值。

用来计算伪随机数的函数被称为随机函数,使用随机函数产生随机数的算法称为随机数生成器。一些随机函数是周期性的,虽然一般来说使用非周期性的函数要好得多,但周期性的随机函数往往快得多。有些周期函数的系数可以调整,之后它们的周期非常大,基本上与非周期的函数效果一样。

/* 使用 ANSI C 可移植算法 */static unsigned long int next = 1;    // 种子int rand(void)                        // 生成伪随机数{    next = next * 1103515245 + 12345;    return (unsigned int) (next / 65536) % 32768;}void srand(unsigned int seed)         // 修改种{    next = seed;}

可见,伪随机数是由一套产生随机数的算法实现的。

在电脑模拟中伪随机数用来模拟产生随机的过程,背景噪声产生器中也可应用伪随机数。由于伪随机数不是真的随机数,在有些方面它们不能被使用,例如在密码学中使用伪随机数要小心,因为其可计算性是一个可以攻击的地方。统计学、蒙特·卡罗方法上使用的伪随机数也必须挑选周期极长、随机性够高的随机函数,以确保计算结果有足够的随机性。

伪随机数的一个特别大的优点是它们的计算不需要外部的特殊硬件的支持,因此在计算机科学中伪随机数依然被使用。真正的随机数必须使用专门的设备,比如热噪信号、量子力学的效应、放射性元素的衰退辐射,或使用无法预测的现象,譬如用户按键盘的位置与速度、用户运动鼠标的路径坐标等来产生。对于移动式计算,采用加速度传感器协助随机数生成亦是一种普遍做法。

相关

  • 受精受精也称作配子结合或受胎,指来自同一物种的生殖细胞(配子)结合并形成新生物个体的过程。对动物来说,这个过程是由精子及卵子融合,最后发育形成胚胎。依照不同的动物物种,受精可以
  • 亚伊采坐标:44°20′24.91″N 17°15′26.04″E / 44.3402528°N 17.2572333°E / 44.3402528; 17.2572333亚伊采(波斯尼亚语:Jajce、克罗地亚语:Jajce、塞尔维亚语:Јајце)是波斯尼
  • 医疗用碘医疗用碘(英语:Iodine)是用以预防碘缺乏病,以及当作消毒药水之用,对于碘缺乏病的患者,可以予以口服或采肌肉注射,作为消毒药水之用时,可用于湿润的伤口,或手术前的皮肤消毒(英语:Skin d
  • 海峡海峡是夹在两片陆地之间,联系两个海或洋的水区,它一般深度较大,水流较急。海峡是自然形成的,人造的联海道称为运河。如海峡两岸有比较多的港口或码头,又称之为港。大多数海峡是在
  • 那空沙旺府那空沙旺府(泰语:จังหวัดนครสวรรค์,皇家转写:Changwat Nakhon Sawan,泰语发音:)是泰国中部邻近北部的一个府。府名在泰语中意思是“天空之城”。华人称其为北榄坡
  • 魍港十寨颜思齐(1586年-1625年9月),字振泉,一字枢泉,泉州府同安县青礁(今属厦门市海沧区)人,精通武术,为人豪爽,广受敬重。17世纪东亚知名的武装海商,曾为方便经商于马尼拉受洗为天主教徒,教名为P
  • 科威特广播电台科威特广播电台(英语:Radio Kuwait)是科威特的国际广播电台,在1951年5月12日开始广播。目前使用英语、阿拉伯语、波斯语、乌尔都语和他加禄语播音。在1990年科威特被伊拉克占领
  • 伊莎贝尔·于佩尔伊莎贝尔·安妮·玛德莲·于佩尔(法语:Isabelle Anne Madeleine Huppert,法文发音: ) ,1953年3月16日-),法国电影演员,自1971年开始,她已演出超过100部电影。她曾被凯撒奖提名16次,是
  • 韦恩·奥德斯尼克韦恩·奥德斯尼克(Wayne Odesnik,1985年11月21日-)是一位美国职业网球运动员,2004年转职业。
  • 蒙特卡罗方法蒙特卡罗方法(英语:Monte Carlo method),也称统计模拟方法,是1940年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明,而提出的一种以概率统计理论为指导的数值计算方法。是指使用随机