Heim >Backend-Entwicklung >C++ >Wie können Linear Feedback Shift Registers (LFSRs) effizient einzigartige Zufallssequenzen ohne Wiederholung erzeugen?
Die Aufgabe, Pseudozufallszahlen ohne Wiederholungen zu erzeugen, stellt eine interessante Herausforderung in der Programmierung dar. Während einige herkömmliche Ansätze das Mischen eines Zahlenbereichs oder die Prüfung auf Wiederholungen in einer generierten Liste beinhalten, sind diese Methoden möglicherweise nicht optimal für die Generierung großer Zahlen oder die Gewährleistung der Effizienz.
Um große Zufallszahlen zu generieren, ohne den gesamten Bereich zu speichern, bietet eine mathematische Technik namens Linear Feedback Shift Registers (LFSRs) eine geeignetere Lösung. LFSRs sind Hardware- oder Software-Implementierungen, die mithilfe eines Satzes von Schieberegistern Bitfolgen erzeugen, wobei einige Bits zum Eingang zurückgeführt werden.
Durch sorgfältige Auswahl der „Abgriffe“ im LFSR ist es möglich, eine maximale Länge zu konstruieren Sequenzen, die so lang sind wie die Registergröße. Beispielsweise kann ein 16-Bit-LFSR eine 65535 lange Sequenz ohne Wiederholungen erzeugen.
Für die ordnungsgemäße Konstruktion eines LFSR werden die folgenden Richtlinien empfohlen:
Die Verwendung von LFSRs zur Generierung von Zufallszahlen ohne Wiederholungen bietet mehrere Vorteile:
LFSRs sind besonders vorteilhaft in Szenarien, in denen die Generierung großer Zufallszahlen ohne Wiederholungen unerlässlich ist. Beispiele hierfür sind:
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