Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 313. WELL512 난수 발생 알고리즘 - C# [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 44041
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

... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  [102]  103  104  105  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11382정성태12/4/201721847오류 유형: 436. System.Data.SqlClient.SqlException (0x80131904): Connection Timeout Expired 예외 발생 시 "[Pre-Login] initialization=48; handshake=1944;" 값의 의미
11381정성태11/30/201718227.NET Framework: 702. 한글이 포함된 바이트 배열을 나눈 경우 한글이 깨지지 않도록 다시 조합하는 방법(두 번째 이야기)파일 다운로드1
11380정성태11/30/201718277디버깅 기술: 109. windbg - (x64에서의 인자 값 추적을 이용한) Thread.Abort 시 대상이 되는 스레드를 식별하는 방법
11379정성태11/30/201719005오류 유형: 435. System.Web.HttpException - Session state has created a session id, but cannot save it because the response was already flushed by the application.
11378정성태11/29/201720471.NET Framework: 701. 한글이 포함된 바이트 배열을 나눈 경우 한글이 깨지지 않도록 다시 조합하는 방법 [1]파일 다운로드1
11377정성태11/29/201719709.NET Framework: 700. CommonOpenFileDialog 사용 시 사용자가 선택한 파일 목록을 구하는 방법 [3]파일 다운로드1
11376정성태11/28/201724064VS.NET IDE: 123. Visual Studio 편집기의 \r\n (crlf) 개행을 \n으로 폴더 단위로 설정하는 방법
11375정성태11/28/201718902오류 유형: 434. Visual Studio로 ASP.NET 디버깅 중 System.Web.HttpException - Could not load type 오류
11374정성태11/27/201723972사물인터넷: 14. 라즈베리 파이 - (윈도우의 NT 서비스처럼) 부팅 시 시작하는 프로그램 설정 [1]
11373정성태11/27/201722976오류 유형: 433. Raspberry Pi/Windows 다중 플랫폼 지원 컴파일 관련 오류 기록
11372정성태11/25/201726014사물인터넷: 13. 윈도우즈 사용자를 위한 라즈베리 파이 제로 W 모델을 설정하는 방법 [4]
11371정성태11/25/201719649오류 유형: 432. Hyper-V 가상 스위치 생성 시 Failed to connect Ethernet switch port 0x80070002 오류 발생
11370정성태11/25/201719531오류 유형: 431. Hyper-V의 Virtual Switch 생성 시 "External network" 목록에 특정 네트워크 어댑터 항목이 없는 경우
11369정성태11/25/201721661사물인터넷: 12. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 키보드 및 마우스로 쓰는 방법 (절대 좌표, 상대 좌표, 휠) [1]
11368정성태11/25/201727247.NET Framework: 699. UDP 브로드캐스트 주소 255.255.255.255와 192.168.0.255의 차이점과 이를 고려한 C# UDP 서버/클라이언트 예제 [2]파일 다운로드1
11367정성태11/25/201727305개발 환경 구성: 337. 윈도우 운영체제의 route 명령어 사용법
11366정성태11/25/201718950오류 유형: 430. 이벤트 로그 - Cryptographic Services failed while processing the OnIdentity() call in the System Writer Object.
11365정성태11/25/201721213오류 유형: 429. 이벤트 로그 - User Policy could not be updated successfully
11364정성태11/24/201723089사물인터넷: 11. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스로 쓰는 방법 (절대 좌표) [2]
11363정성태11/23/201723068사물인터넷: 10. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스 + 키보드로 쓰는 방법 (두 번째 이야기)
11362정성태11/22/201719603오류 유형: 428. 윈도우 업데이트 KB4048953 - 0x800705b4 [2]
11361정성태11/22/201722409오류 유형: 427. 이벤트 로그 - Filter Manager failed to attach to volume '\Device\HarddiskVolume??' 0xC03A001C
11360정성태11/22/201722193오류 유형: 426. 이벤트 로그 - The kernel power manager has initiated a shutdown transition.
11359정성태11/16/201721677오류 유형: 425. 윈도우 10 Version 1709 (OS Build 16299.64) 업그레이드 시 발생한 문제 2가지
11358정성태11/15/201726440사물인터넷: 9. Visual Studio 2017에서 Raspberry Pi C++ 응용 프로그램 제작 [1]
11357정성태11/15/201726882개발 환경 구성: 336. 윈도우 10 Bash 쉘에서 C++ 컴파일하는 방법
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  [102]  103  104  105  ...