Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 313. WELL512 난수 발생 알고리즘 - C# [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 36241
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 1개 있습니다.)

WELL512 난수 발생 알고리즘 - C#


랜덤 함수에 대한 재미있는 글이 있어서 소개합니다. ^^ (스타 크래프트등의 게임에서 random seed 값을 일치시켜서 서로 다른 클라이언트들끼리의 동기화를 했다는 아이디어도 재미있습니다. ^^)

표준 rand() 함수보다 유용한 랜덤 생성 알고리즘 - MT, WELL
; http://www.gamedevforever.com/114

이런 건 널리 퍼뜨려야 한다고 생각하는 차원에서 위에서 소개된 WELL512의 C# 버전도 간단하게 포팅해 보았습니다. (이미 위의 글을 쓰신 분이 C++로 잘 포팅해 주셔서 뭐 별로 할 건 없었습니다. ^^)

public class Well512
{
    static uint[] state = new uint[16];
    static uint index = 0;

    static Well512()
    {
        Random random = new Random((int)DateTime.Now.Ticks);

        for (int i = 0; i < 16; i++)
        {
            state[i] = (uint)random.Next();
        }
    }

    internal static uint Next(int minValue, int maxValue)
    {
        return (uint)((Next() % (maxValue - minValue)) + minValue);
    }

    public static uint Next(uint maxValue)
    {
        return Next() % maxValue;
    }

    public static uint Next()
    {
        uint a, b, c, d;

        a = state[index];
        c = state[(index + 13) & 15];
        b = a ^ c ^ (a << 16) ^ (c << 15);
        c = state[(index + 9) & 15];
        c ^= (c >> 11);
        a = state[index] = b ^ c;
        d = a ^ ((a << 5) & 0xda442d24U);
        index = (index + 15) & 15;
        a = state[index];
        state[index] = a ^ b ^ d ^ (a << 2) ^ (b << 18) ^ (c << 28);

        return state[index];
    }
}

위에서는 초기 state 배열을 Random으로 초기화 시키고 있지만, 원래는 랜덤값에 대한 일치를 목적으로 사용하는 것이기 때문에 개발자가 임의로 넣어주어야 합니다.

아래는 간단하게 Random과 Well512의 난수 비교를 한 것입니다.

static void Main(string[] args)
{
    Random random = new Random((int)DateTime.Now.Ticks);

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        int rand1 = random.Next();
        ulong rand2 = Well512.Next();

        Console.WriteLine(i + ": " + rand1 + ", " + rand2);
    }

    Console.WriteLine();

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        int rand1 = random.Next(10);
        ulong rand2 = Well512.Next(10);

        Console.WriteLine(i + ": " + rand1 + ", " + rand2);
    }

    Console.WriteLine();

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        int rand1 = random.Next(5, 15);
        ulong rand2 = Well512.Next(5, 15);

        Console.WriteLine(i + ": " + rand1 + ", " + rand2);
    }

    // perf
    // Random
    PerfOfRandom(random, 10);
    PerfOfMT(10);

    PerfOfRandom(random, 100000000);
    PerfOfMT(100000000);
}

출력 결과는 다음과 같습니다.

0: 1730630173, 3099563570
1: 817418037, 2432892948
2: 834912966, 646458163
3: 637659925, 3393587455
4: 789744846, 1702337066
5: 1836434216, 82224553
6: 747279096, 1371995332
7: 681895050, 3383000384
8: 1976598118, 2439882382
9: 520252988, 4048663526

0: 6, 3
1: 1, 5
2: 9, 1
3: 8, 6
4: 5, 9
5: 1, 7
6: 2, 8
7: 9, 2
8: 4, 1
9: 7, 7

0: 10, 9
1: 14, 14
2: 8, 12
3: 12, 11
4: 13, 13
5: 12, 14
6: 5, 7
7: 12, 12
8: 14, 11
9: 12, 5

10 elapsed: 0   // JIT 컴파일 고려
10 elapsed: 0   // JIT 컴파일 고려

100000000 elapsed: 1747 - System.Random
100000000 elapsed: 2897 - Well512

Random과 비교한 성능이 의외군요. 물론 루프 횟수가 워낙 크기 때문에 저 정도의 성능 차이는 무시할 수 있을 정도라고 여겨집니다. 사실, 결과적으로 보면 Well512 클래스 자체가 닷넷에서는 크게 의미가 없어 보입니다. 왜냐하면, C++의 rand() 함수가 전역적인 반면 닷넷의 System.Random 타입은 인스턴스가 지역적으로 관리될 수 있기 때문에 두 기기 간의 동기화를 맞추는 데 전혀 문제가 없습니다.

그렇지만, 굳이 활용도를 생각해 본다면 서로 다른 언어간의 동기화를 맞출 일이 있는 경우겠지요. WELL 소스 코드가 간단하기 때문에 자바로도 포팅이 가능하기 때문입니다.

(첨부된 파일은 위의 코드를 포함한 예제 프로젝트입니다.)

그나저나... 게임 개발자들로부터 배울 것들이 정말 많군요. 지난번 글도 그렇고. ^^ 요즘 들어서 그들의 열정과 지식에 대한 탐구에 놀라게 됩니다.

홀 펀칭(Hole Punching)을 이용한 Private IP 간 통신 - C#
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1226





[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 6/23/2021]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 



2012-03-14 04시53분
[Lyn] 링크 해 가겠습니다.
[guest]
2012-03-14 05시05분
[Lyn] 링크 위치는 http://lunapiece.net/4464 입니다.
[guest]
2014-11-20 05시49분
[유부독] 잘보고 갑니다~
[guest]
2014-12-22 04시30분
마이크로소프트웨어 2014년 12월 호에 실린 '실전 강의실: 실전 C++ 표준 난수 라이브러리'도 함께 보시면 좋습니다. ^^
정성태
2023-07-17 10시18분
Bias in the .NET random number generator
; https://fuglede.dk/en/blog/bias-in-net-rng/
정성태

[1]  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13601정성태4/19/2024196닷넷: 2243. C# - PCM 사운드 재생(NAudio)파일 다운로드1
13600정성태4/18/2024276닷넷: 2242. C# - 관리 스레드와 비관리 스레드
13599정성태4/17/2024301닷넷: 2241. C# - WAV 파일의 PCM 사운드 재생(Windows Multimedia)파일 다운로드1
13598정성태4/16/2024336닷넷: 2240. C# - WAV 파일 포맷 + LIST 헤더파일 다운로드1
13597정성태4/15/2024398닷넷: 2239. C# - WAV 파일의 PCM 데이터 생성 및 출력파일 다운로드1
13596정성태4/14/2024775닷넷: 2238. C# - WAV 기본 파일 포맷파일 다운로드1
13595정성태4/13/2024898닷넷: 2237. C# - Audio 장치 열기 (Windows Multimedia, NAudio)파일 다운로드1
13594정성태4/12/20241016닷넷: 2236. C# - Audio 장치 열람 (Windows Multimedia, NAudio)파일 다운로드1
13593정성태4/8/20241050닷넷: 2235. MSBuild - AccelerateBuildsInVisualStudio 옵션
13592정성태4/2/20241207C/C++: 165. CLion으로 만든 Rust Win32 DLL을 C#과 연동
13591정성태4/2/20241169닷넷: 2234. C# - WPF 응용 프로그램에 Blazor App 통합파일 다운로드1
13590정성태3/31/20241073Linux: 70. Python - uwsgi 응용 프로그램이 k8s 환경에서 OOM 발생하는 문제
13589정성태3/29/20241143닷넷: 2233. C# - 프로세스 CPU 사용량을 나타내는 성능 카운터와 Win32 API파일 다운로드1
13588정성태3/28/20241197닷넷: 2232. C# - Unity + 닷넷 App(WinForms/WPF) 간의 Named Pipe 통신파일 다운로드1
13587정성태3/27/20241156오류 유형: 900. Windows Update 오류 - 8024402C, 80070643
13586정성태3/27/20241297Windows: 263. Windows - 복구 파티션(Recovery Partition) 용량을 늘리는 방법
13585정성태3/26/20241096Windows: 262. PerformanceCounter의 InstanceName에 pid를 추가한 "Process V2"
13584정성태3/26/20241048개발 환경 구성: 708. Unity3D - C# Windows Forms / WPF Application에 통합하는 방법파일 다운로드1
13583정성태3/25/20241158Windows: 261. CPU Utilization이 100% 넘는 경우를 성능 카운터로 확인하는 방법
13582정성태3/19/20241420Windows: 260. CPU 사용률을 나타내는 2가지 수치 - 사용량(Usage)과 활용률(Utilization)파일 다운로드1
13581정성태3/18/20241588개발 환경 구성: 707. 빌드한 Unity3D 프로그램을 C++ Windows Application에 통합하는 방법
13580정성태3/15/20241137닷넷: 2231. C# - ReceiveTimeout, SendTimeout이 적용되지 않는 Socket await 비동기 호출파일 다운로드1
13579정성태3/13/20241494오류 유형: 899. HTTP Error 500.32 - ANCM Failed to Load dll
13578정성태3/11/20241629닷넷: 2230. C# - 덮어쓰기 가능한 환형 큐 (Circular queue)파일 다운로드1
13577정성태3/9/20241875닷넷: 2229. C# - 닷넷을 위한 난독화 도구 소개 (예: ConfuserEx)
[1]  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...