View Single Post
Old 12-17-2003, 01:43 PM   #25 (permalink)
dimbulb
Riiiiight........
 
PHP Code:
#ifndef RNG_H
#define RNG_H

/***********************************************************************\
*
* File: RngStream.cpp for multiple streams of Random Numbers
* Language: C++
* Copyright: Pierre L’Ecuyer, University of Montreal
* Notice: This code can be used freely for personnal, academic,
* or non-commercial purposes. For commercial purposes,
* please contact P. L’Ecuyer at: [email]lecuyer@iro.umontreal.ca[/email]
* Date: 14 August 2001
*
\***********************************************************************/
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include "RngStream.h"
using namespace std;
namespace
{
const 
double m1 4294967087.0;
const 
double m2 4294944443.0;
const 
double norm 1.0 / (m1 1.0);
const 
double a12 1403580.0;
const 
double a13n 810728.0;
const 
double a21 527612.0;
const 
double a23n 1370589.0;
const 
double two17 131072.0;
const 
double two53 9007199254740992.0;
const 
double fact 5.9604644775390625e-8/* 1 / 2^24 */
// The following are the transition matrices of the two MRG components
// (in matrix form), raised to the powers -1, 1, 2^76, and 2^127, resp.
const double InvA1[3][3] = { // Inverse of A1p0
184888585.00.01945170933.0 },
1.00.00.0 },
0.01.00.0 }
};
const 
double InvA2[3][3] = { // Inverse of A2p0
0.0360363334.04225571728.0 },
1.00.00.0 },
0.01.00.0 }
};

const 
double A1p0[3][3] = {
0.01.00.0 },
0.00.01.0 },
{ -
810728.01403580.00.0 }
};
const 
double A2p0[3][3] = {
0.01.00.0 },
0.00.01.0 },
{ -
1370589.00.0527612.0 }
};
const 
double A1p76[3][3] = {
82758667.01871391091.04127413238.0 },
3672831523.069195019.01871391091.0 },
3672091415.03528743235.069195019.0 }
};
const 
double A2p76[3][3] = {
1511326704.03759209742.01610795712.0 },
4292754251.01511326704.03889917532.0 },
3859662829.04292754251.03708466080.0 }
};
const 
double A1p127[3][3] = {
2427906178.03580155704.0949770784.0 },
226153695.01230515664.03580155704.0 },
1988835001.0986791581.01230515664.0 }
};
const 
double A2p127[3][3] = {
1464411153.0277697599.01610723613.0 },
32183930.01464411153.01022607788.0 },
2824425944.032183930.02093834863.0 }
};
//-------------------------------------------------------------------------
// Return (a*s + c) MOD m; a, s, c and m must be < 2^35
//
double MultModM (double adouble sdouble cdouble m)
{
double v;
long a1;
=*+c;


if (
>= two53 || <= -two53) {
a1 static_cast<long> (two17); -= a1 two17;
a1 *s;
a1 static_cast<long> (m); -= a1 m;
two17 +*+c;
}
a1 static_cast<long> (m);
/* in case v < 0)*/
if ((-= a1 m) < 0.0) return += m; else return v;
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Compute the vector v = A*s MOD m. Assume that -m < s[i] < m.
// Works also when v = s.
//
void MatVecModM (const double A[3][3], const double s[3], double v[3],
double m)
{
int i;
double x[3]; // Necessary if v =s
for (=0;<3; ++i) {
x[i] = MultModM (A[i][0], s[0], 0.0m);
x[i] = MultModM (A[i][1], s[1], x[i], m);
x[i] = MultModM (A[i][2], s[2], x[i], m);
}
for (
=0;<3; ++i)
v[i] = x[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Compute the matrix C = A*B MOD m. Assume that -m < s[i] < m.
// Note: works also if A =C or B =C or A =B =C.
//
void MatMatModM (const double A[3][3], const double B[3][3],
double C[3][3], double m)
{
int ij;
double V[3], W[3][3];
for (
=0;<3; ++i) {
for (
=0;<3; ++j)
V[j] = B[j][i];
MatVecModM (AVVm);
for (
=0;<3; ++j)

W[j][i] = V[j];
}
for (
=0;<3; ++i)
for (
=0;<3; ++j)
C[i][j] = W[i][j];
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Compute the matrix B = (A^(2^e) Mod m); works also if A =B.
//
void MatTwoPowModM (const double A[3][3], double B[3][3], double mlong e)
{
int ij;
/* initialize: B =A */
if (!= B) {
for (
=0;<3; ++i)
for (
=0;<3; ++j)
B[i][j] = A[i][j];
}
/* Compute B = A^(2^e) mod m */
for (0ei++)
MatMatModM (BBBm);
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Compute the matrix B = (A^n Mod m); works even if A =B.
//
void MatPowModM (const double A[3][3], double B[3][3], double mlong n)
{
int ij;
double W[3][3];
/* initialize: W = A; B = I */
for (=0;<3; ++i)
for (
=0;<3; ++j) {
W[i][j] = A[i][j];
B[i][j] = 0.0;
}
for (
=0;<3; ++j)
B[j][j] = 1.0;
/* Compute B = A^n mod m using the binary decomposition of n */
while (0) {
if (
2MatMatModM (WBBm);
MatMatModM (WWWm);

/=2;
}
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Check that the seeds are legitimate values. Returns 0 if legal seeds,
// -1 otherwise.
//
int CheckSeed (const unsigned long seed[6])
{
int i;
for (
=0;<3; ++i) {
if (
seed[i] >= m1) {
cerr << "****************************************\n\n"
<< "ERROR: Seed[" << << "] >= 4294967087, Seed is not set."
<< "\n\n****************************************\n\n";
return (-
1);
}
}
for (
=3;<6; ++i) {
if (
seed[i] >= m2) {
cerr << "*****************************************\n\n"
<< "ERROR: Seed[" << << "] >= 4294944443, Seed is not set."
<< "\n\n*****************************************\n\n";
return (-
1);
}
}
if (
seed[0] == && seed[1] == && seed[2] == 0) {
cerr << "****************************\n\n"
<< "ERROR: First 3 seeds = 0.\n\n"
<< "****************************\n\n";
return (-
1);
}
if (
seed[3] == && seed[4] == && seed[5] == 0) {
cerr << "****************************\n\n"
<< "ERROR: Last 3 seeds = 0.\n\n"
<< "****************************\n\n";
return (-
1);
}
return 
0;
}
// end of anonymous namespace


//-------------------------------------------------------------------------
// Generate the next random number.
//
double RngStream::U01 ()
{
long k;
double p1p2u;
/* Component 1 */
p1 a12 Cg[1] - a13n Cg[0];
static_cast<long> (p1 m1);
p1 -= m1;
if (
p1 0.0p1 += m1;
Cg[0] = Cg[1]; Cg[1] = Cg[2]; Cg[2] = p1;
/* Component 2 */
p2 a21 Cg[5] - a23n Cg[3];
static_cast<long> (p2 m2);
p2 -= m2;
if (
p2 0.0p2 += m2;
Cg[3] = Cg[4]; Cg[4] = Cg[5]; Cg[5] = p2;
/* Combination */
= ((p1 p2) ? (p1 p2) * norm : (p1 p2 m1) * norm);
return (
anti == false) ?:(-u);
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Generate the next random number with extended (53 bits) precision.
//
double RngStream::U01d ()
{
double u;
U01();
if (
anti) {
// Don’t forget that U01() returns 1 -u in the antithetic case
+= (U01() - 1.0) * fact;
return (
0.0) ?+1.0 :u;
} else {
+= U01() * fact;
return (
1.0) ?:(1.0);
}
}
//*************************************************************************

// Public members of the class start here
//-------------------------------------------------------------------------
// The default seed of the package; will be the seed of the first
// declared RngStream, unless SetPackageSeed is called.
//
double RngStream::nextSeed[6] =
{
12345.012345.012345.012345.012345.012345.0
};
//-------------------------------------------------------------------------
// constructor
//
RngStream::RngStream (const char *s) : name (s)
{
anti false;
incPrec false;
/* Information on a stream. The arrays {Cg, Bg, Ig} contain the current
state of the stream, the starting state of the current SubStream, and the
starting state of the stream. This stream generates antithetic variates
if anti = true. It also generates numbers with extended precision (53
bits if machine follows IEEE 754 standard) if incPrec = true. nextSeed
will be the seed of the next declared RngStream. */
for (int i 06; ++i) {
Bg[i] = Cg[i] = Ig[i] = nextSeed[i];
}
MatVecModM (A1p127nextSeednextSeedm1);
MatVecModM (A2p127, &nextSeed[3], &nextSeed[3], m2);
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Reset Stream to beginning of Stream.
//
void RngStream::ResetStartStream ()
{
for (
int i 06; ++i)
Cg[i] = Bg[i] = Ig[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------


// Reset Stream to beginning of SubStream.
//
void RngStream::ResetStartSubstream ()
{
for (
int i 06; ++i)
Cg[i] = Bg[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Reset Stream to NextSubStream.
//
void RngStream::ResetNextSubstream ()
{
MatVecModM(A1p76BgBgm1);
MatVecModM(A2p76, &Bg[3], &Bg[3], m2);
for (
int i 06; ++i)
Cg[i] = Bg[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::SetPackageSeed (const unsigned long seed[6])
{
if (
CheckSeed (seed)) exit (EXIT_FAILURE);
for (
int i 06; ++i)
nextSeed[i] = seed[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::SetSeed (const unsigned long seed[6])
{
if (
CheckSeed (seed)) exit (EXIT_FAILURE);
for (
int i 06; ++i)
Cg[i] = Bg[i] = Ig[i] = seed[i];
}
//-------------------------------------------------------------------------
// if e > 0, let n = 2^e + c;
// if e < 0, let n = -2^(-e) + c;
// if e = 0, let n = c.
// Jump n steps forward if n >0, backwards if n <0.
//
void RngStream::AdvanceState (long elong c)
{
double B1[3][3], C1[3][3], B2[3][3], C2[3][3];

if (
0) {
MatTwoPowModM (A1p0B1m1e);
MatTwoPowModM (A2p0B2m2e);
} else if (
0) {
MatTwoPowModM (InvA1B1m1, -e);
MatTwoPowModM (InvA2B2m2, -e);
}
if (
>= 0) {
MatPowModM (A1p0C1m1c);
MatPowModM (A2p0C2m2c);
} else {
MatPowModM (InvA1C1m1, -c);
MatPowModM (InvA2C2m2, -c);
}
if (
e) {
MatMatModM (B1C1C1m1);
MatMatModM (B2C2C2m2);
}
MatVecModM (C1CgCgm1);
MatVecModM (C2, &Cg[3], &Cg[3], m2);
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::GetState (unsigned long seed[6]) const
{
for (
int i 06; ++i)
seed[i] = static_cast<unsigned long> (Cg[i]);
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::WriteState () const
{
cout << "The current state of the Rngstream";
if (
name.size() > 0)
cout <<""<< name;
cout << ":\n Cg ={";
for (
int i 0;<5i++) {
cout << static_cast<unsigned long> (Cg [i]) << ", ";
}
cout << static_cast<unsigned long> (Cg [5]) << " }\n\n";
}

//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::WriteStateFull () const
{
int i;
cout << "The RngStream";
if (
name.size() > 0)
cout <<""<< name;
cout << ":\n anti = " << (anti "true" "false") << "\n";
cout << " incPrec = " << (incPrec "true" "false") << "\n";
cout << " Ig = { ";
for (
=0;<5i++) {
cout << static_cast<unsigned long> (Ig [i]) << ", ";
}
cout << static_cast<unsigned long> (Ig [5]) << " }\n";
cout << " Bg = { ";
for (
=0;<5i++) {
cout << static_cast<unsigned long> (Bg [i]) << ", ";
}
cout << static_cast<unsigned long> (Bg [5]) << " }\n";
cout << " Cg = { ";
for (
=0;<5i++) {
cout << static_cast<unsigned long> (Cg [i]) << ", ";
}
cout << static_cast<unsigned long> (Cg [5]) << " }\n\n";
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::IncreasedPrecis (bool incp)
{
incPrec incp;
}
//-------------------------------------------------------------------------
void RngStream::SetAntithetic (bool a)
{
anti a;
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Generate the next random number.
//

double RngStream::RandU01 ()
{
if (
incPrec)
return 
U01d();
else
return 
U01();
}
//-------------------------------------------------------------------------
// Generate the next random integer.
//
long RngStream::RandInt (long lowlong high)
{
return 
low static_cast<long> ((high low 1) * RandU01 ());
};

//--End of Class Implementation-------------------------------

#endif 
dimbulb is offline  
 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360