a better random generator

a better random generator

//   random.hpp
//   Copyright (C) 2008  Chipset
//
//   This program is free software: you can redistribute it and/or modify
//   it under the terms of the GNU Affero General Public License as       
//   published by the Free Software Foundation, either version 3 of the    
//   License, or (at your option) any later version. 
//     
//   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of 
//   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
//   GNU Affero General Public License for more details.
//
//   You should have received a copy of the GNU Affero General Public License
//   along with this program. If not, see < http://www.gnu.org/licenses/ >.   
//

#ifndef RANDOM_HPP_
#define  RANDOM_HPP_
#include  < ctime >

class  random
{
public :
   explicit  random(unsigned  long  s  =   0 ) : seed(s)
  {
     if  ( 0   ==  seed) seed  =  std::time( 0 );
    randomize();
  }
   void  reset(unsigned  long  s  =   0 )
  {
    seed  =  s;
     if  ( 0   ==  seed) seed  =  std::time( 0 );
    randomize();
  }
  unsigned  long  rand( )
  {
   // returns a random integer in the range [0, -1UL)
    randomize();
     return  seed ;
  }
   double  real()
  {
   // returns a random real number in the range [0.0, 1.0)
    randomize();
     return double (seed)  / -1UL;
  }
private :
  unsigned  long  seed;
   void  randomize() { seed  = 1103515245UL   *  seed  +   12345UL ; }
};

class  rand_help
{
   static  random r;
public :
  rand_help() {}
  void   operator ()(unsigned  long  s) { r.reset(s); }
  unsigned  long   operator ()()  const  {  return  r.rand() ; }
  double   operator ()( double ) {  return  r.real(); }
};
random rand_help:: r;

extern void  srandom(unsigned  long  ns  =   0 ) { rand_help()(ns); }  // reset seed
extern unsigned  long  irand() {  return  rand_help()(); }          // negative numbers disallowed
extern double  drand() {  return  rand_help()( 1.0 ); }              // for real numbers

#endif    //  RANDOM_HPP_

// 以上随机数产生器产生的随机数比rand()产生的随机数更加随机(可以用数学方法检验)，
//范围更大(一目了然)，速度更快(测试一下便知，稍加修改我还可以让它再快一些，如果有必要)。

/* 假设随机数均匀分布为理想分布, 粗略估计随机性 */
#include  < iostream >
#include  < vector >
#include  < iomanip >
#include  " random.hpp "
int  main()
{
  srand(time( 0 ));
   // SZ分别取值2^3, 2^4, , 2^15进行测试
   const  size_t SZ  =   1   <<   15 ;
  std::vector < unsigned >  v1(SZ), v3(SZ);
  std::vector < unsigned >  v2(SZ), v4(SZ);
   for (size_t i  =   0 ; i  <  SZ;  ++ i)
  {
     ++ v1[rand()  %  SZ]; // 对应元素计数 ,理论上v1[0] ~ v1[SZ - 1]之间每个都应该是1
     ++ v2[irand()  %  SZ];
  }

   for (size_t i  =   0 ; i  <  SZ;  ++ i)
  {
     ++ v3[v1[i]];  // 统计频度
     ++ v4[v2[i]];
  }
   // 假设［0, SSZ)之间不存在间断点, (即使有间断点也无所谓，我们只做粗略模糊统计，因为没有必要那么精确)
   // 最理想的显示结果应该是0:    0,   1:   SZ,    2:    0,   3:    0,   4:    0,   other:    0
   // 0:表示间断，1:表示均匀，2:, 3:, 4:, other: 都表示不同程度的重复
   const  size_t SSZ  =   5 ;
  std::cout.fill( '   ' );
   for (size_t i  =   0 ; i  <  SSZ;  ++ i)
    std::cout  <<  i  <<   " :  "   <<  std::setw(SSZ)  <<  v3[i]  <<   " ,    " ;
  std::cout  <<   " other:  "   <<  std::setw(SSZ)
             <<  v3.size()  -  v3[ 0 ]  -  v3[ 1 ]  -  v3[ 2 ]  -  v3[ 3 ]  -  v3[ 4 ]  <<   ' \n ' ;
   for (size_t i  =   0 ; i  <  SSZ;  ++ i)
    std::cout  <<  i  <<   " :  "   <<  std::setw(SSZ)  <<  v4[i]  <<   " ,    " ;
  std::cout  <<   " other:  "   <<  std::setw(SSZ)
             <<  v4.size()  -  v4[ 0 ]  -  v4[ 1 ]  -  v4[ 2 ]  -  v4[ 3 ]  -  v4[ 4 ]  <<   ' \n ' ;
  system( " pause " );
}

// 做速度测试
#include  < iostream >
#include  < ctime >
#include  < cstdlib >
#include  < windows.h >
#include  " random.hpp "

int  main()
{
   const  size_t SZ  =   1   <<   27 ;
  std::cout  <<   " generating random numbers in progress \n " ;
  std::cout  <<  SZ  <<   "  random numbers generated.\n " ;
  std::cout  <<   " random used:  " ;
  Sleep( 1000 );
  std::clock_t time  =  clock();
   for (size_t i  =   0 ; i  <  SZ;  ++ i)
    irand();
  std::cout  <<  clock()  -  time  <<   " ms,  " ;

  std::cout  <<   " rand() used:  " ;
  Sleep( 1000 );
  std::srand(std::time( 0 ));
  std::clock_t t  =  clock();
   for (size_t i  =   0 ; i  <  SZ;  ++ i)
    std::rand();
  std::cout  <<  clock()  -  t  <<   " ms\n " ;

  std::system( " PAUSE " );
   return   0 ;
}