不同的rand（）序列在表达式中产生相同的结果

Question

好的，这是一个非常奇怪的结果。

我有一个MPI程序，其中每个进程必须在固定范围内生成随机数（范围从文件中读取）。会发生什么情况是即使我为每个进程使用不同的值，并且每个进程中生成的数字都不相同，但生成随机数的表达式仍然会在它们之间产生相同的序列。

这里的所有相关的代码：

// 'rank' will be unique for each process 
int rank; 
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); 
// seed the RNG with a different value for each process 
srand(time(NULL) + rank); 
// print some random numbers to see if we get a unique sequence in each process 
// 'log' is a uniquely named file, each process has its own 
log << rand() << " " << rand() << " " << rand() << std::endl; 

// do boring deterministic stuff 

while (true) 
{ 
    // waitTimeMin and waitTimeMax are integers, Max is always greater than Min 
    waitSecs = waitTimeMin + rand() % (waitTimeMax - waitTimeMin); 
    log << "waiting " << waitSecs << " seconds" << std::endl; 
    sleep(waitSecs); 
    // do more boring deterministic stuff 
} 

这里的每个过程的输出，用3个过程在范围[1,9]产生的数字。

过程1：

15190 28284 3149 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

过程2：

286 6264 3153 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

过程3：

18151 17013 3156 
waiting 6 seconds 
waiting 8 seconds 
waiting 9 seconds 
waiting 4 seconds 

因此，尽管rand()清楚地生成不同的数字，表达式来计算waitSecs仍评估为所有进程的序列相同。更奇怪的是：如果我再次运行带有相同参数的程序，只有前3个随机数字会改变，其余的“随机”序列在每次运行中将完全相同！更改数字范围显然会产生与此不同的结果，但执行过程中的进程和之间的相同参数始终产生相同的序列：除前3个数字外。

这到底是怎么回事？

---

编辑：所以只是为了看看它的简单随机生成和/或低的范围内，我取代了随机生成这一行：

waitSecs = waitTimeMin + (int)((double)rand()/((double)RAND_MAX + 1) * (waitTimeMax - waitTimeMin)); 

而且在范围内开始产生数[1,99]。这里的结果：

过程1：

7833 3798 10977 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

过程2：

25697 14547 10980 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

过程3：

10794 25295 10984 
waiting 1 seconds 
waiting 20 seconds 
waiting 58 seconds 
waiting 35 seconds 
waiting 82 seconds 
waiting 18 seconds 

同样的事情。这仍然只是rand()真的很糟糕？

EDIT2：1生成号码10000

Answer 1

好吧，显然我被推迟了。在初始化RNG之后，我产生了一个新的线程并在那里生成了随机数，而不需要初始化。在新线程中调用srand()可解决问题。所以是的，这里的教训是srand()和rand()每个线程工作，而不是每个进程。我还需要在我的问题中发布更多关于我的程序的信息。

Ouch。

对不起浪费大家的时间。

Answer 2

当同样的事情，尝试使用一个随机数发生器从TR1像std::tr1::mt19937。通常使用低质量的随机数生成器来实现功能rand()。

编辑：低质量可能意味着，例如，即使在[0,100]^2中生成2D点(x,y)也会导致点不均匀分布在正方形中。你可能会认为它不应该表现得那么糟糕，但是你会对它的实际表现有多么的惊讶（这在大多数语言中都是可悲的）。

编辑2：方法range*(rand()/RAND_MAX)不是一个好的。它具有双精度问题，甚至不会产生结果。

请尝试以下，看看你的程序仍然给你，你是感到吃惊的结果：

std::tr1::mt19937 engine(thread_seed); 
std::tr1::uniform_int<> unigen(waitTimeMin, waitTimeMax); 
std::tr1::variate_generator<std::tr1::mt19937, 
          std::tr1::uniform_int<> >gen(engine, unigen); 
waitSec = gen(); 

EDIT3： http://dilbert.com/dyn/str_strip/000000000/00000000/0000000/000000/00000/2000/300/2318/2318.strip.gif

Answer 3

在你的代码只使用低3位，如果产生随机数（除以8的余数）。您的实验显示，生成的数字序列中最低3位的序列每次都是相同的。这是完全可能的。实际上，这是一个众所周知的问题，通常用于实现rand()的简单伪随机数生成器。

如果您想使用rand()（而不是更复杂的自定义生成器），最好使用高位而不是低位。即请勿使用%运营商来减少rand()的范围。在这里看看更好的方法：http://c-faq.com/lib/randrange.html

Answer 4

计算(rand() % n)通常是一个坏主意 - 你会得到比随机的结果。相反，如果RAND_MAX是rand()的输出范围，请尝试将rand()除以(RAND_MAX/(waitTimeMax - waitTimeMin))。您正在使用的rand()可能是linear congruential generator。如果你遵循后面的链接，你会发现更多关于它是如何工作的信息，以及为什么低位比较高位“不那么随机”的解释。