重複せずに一意の乱数を効率的に生成するにはどうすればよいですか?

繰り返しのない一意の乱数の生成

繰り返しのない一連の乱数の作成は、プログラミングにおける一般的な問題です。特定の範囲内で繰り返しのない一連の数値を生成することは、この問題の一般的な変形です。

問題へのアプローチ

一連の数値を生成するための 1 つの簡単な方法固有の番号とは、目的の範囲内のすべての番号のリストを作成し、そのリストをシャッフルし、シャッフルされたリストを反復処理することです。ただし、このアプローチでは、大きな範囲に対して大量のメモリ割り当てが必要になります。

数学的アルゴリズム

より効率的なアプローチには、線形フィードバック シフト レジスタ (LFSR) の使用が含まれます。 LFSR は、レジスタ内のビットをシフトおよび XOR することによって一連の擬似乱数を生成するハードウェアまたはソフトウェアの構造です。タップ ポイント (フィードバックに使用されるビット) を慎重に選択することにより、LFSR は、レジスタ サイズが短い場合でも、非常に長い周期のシーケンスを生成できます。

たとえば、16 ビット LFSR は、最大で繰り返しのない番号は 65,535 です。 LFSR は決定的であり、同じシードで初期化されるたびに同じシーケンスを生成します。ただし、これらは統計的にランダムであり、暗号アプリケーションの要件の多くを満たしています。

LFSR の実装

LFSR の実装では、最大長のシーケンスを実現するためにタップ ポイントを慎重に選択する必要があります。 。所望の周期で LFSR を構築するための確立された方法があります。多くのプログラミング言語は、便宜上、LFSR を実装するライブラリや関数を提供しています。

LFSR を使用することで、プログラマーは、大量のメモリ割り当てや過剰なシャッフル操作を必要とせずに、一意の乱数シーケンスを生成できます。 LFSR は、大きな乱数を生成する場合、または暗号化やシミュレーションなどのアプリケーションで非反復シーケンスが重要な場合に特に役立ちます。

以上が重複せずに一意の乱数を効率的に生成するにはどうすればよいですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。