Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 313. WELL512 난수 발생 알고리즘 - C# [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 45542
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

... 136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  [149]  150  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1359정성태10/9/201264465Windows: 65. 윈도우 8 - Internet Explorer 10을 32비트 또는 64비트로 통합 [5]
1358정성태9/27/201227704.NET Framework: 339. .NET Profiler 주의 사항 - 하나의 exe 프로세스 내에 다중 .NET 런타임 사용
1357정성태9/27/201224704Windows: 64. Hyper-V - Windows XP의 Live Migration 오류
1356정성태9/26/201230808Windows: 63. 윈도우 서버 2012 - Hyper-V의 새로운 기능 Live Migration [6]
1355정성태9/21/201228961Team Foundation Server: 49. TFS 2012 Express의 필수 보완 작업: 데이터베이스 백업 [1]
1354정성태9/19/201225679.NET Framework: 338. .NET CLR GC 시간 측정하는 방법파일 다운로드1
1353정성태9/17/201226967.NET Framework: 337. Python의 생성기와 코루틴을 C#으로 표현하면. [2]파일 다운로드1
1352정성태9/13/201224917.NET Framework: 336. .NET Profiler가 COM 개체일까?
1351정성태9/13/201229338디버깅 기술: 49. windbg - .NET Framework 스레드 개체의 COM Apartment 유형 확인하는 방법
1350정성태9/12/201230005개발 환경 구성: 167. (실은) 무료가 아니었던 AWS EC2 서비스 [4]
1349정성태9/11/201261892VS.NET IDE: 74. Visual Studio의 '새 파일'을 UTF-8 인코딩으로 지정하는 방법 [4]
1348정성태9/11/201229311오류 유형: 164. Active Directory - Functional Level 승격이 안 되는 문제
1347정성태9/10/201231840Windows: 62. 윈도우 서버 2012 - Hyper-V 서버 마이그레이션 [1]
1346정성태9/10/201232490Windows: 61. 윈도우 서버 2012 - Active Directory 서버 마이그레이션
1345정성태9/10/201236791스크립트: 12. 파이썬 - Win32 DLL 연동 [2]
1344정성태9/10/201229871오류 유형: 163. .NET Framework 4.5 제거 후 Visual Studio 2010 실행 시 Unknown Error
1343정성태9/8/201243761스크립트: 11. 파이썬(Python) 윈도우 개발 환경 [7]
1342정성태9/6/201227871VS.NET IDE: 73. Visual Studio 2012 - XmlCodeGenerator 마이그레이션
1341정성태9/4/201237154Windows: 60. Hyper-V에서 RemoteFX 없이 DirectX 11 제공 [12]
1340정성태9/4/201229420개발 환경 구성: 166. DOS - ping 결과에서 평균 응답 시간값 추출하기 [3]
1339정성태9/4/201231771개발 환경 구성: 165. 새로운 Visual Studio 2012 원격 디버깅 툴 [5]
1338정성태9/4/201233617.NET Framework: 335. C# - (핸들을 이용하여) 모든 열린 파일을 열람 [6]파일 다운로드1
1337정성태8/30/201223410Phone: 7. 디버거로 실습해 보는 윈도우 폰의 Tombstone 상태파일 다운로드1
1336정성태8/30/201241232.NET Framework: 334. 스레드 비정상 종료로 발생하는 CLOSE_WAIT 소켓 상태 [2]파일 다운로드1
1335정성태8/30/201230151Windows: 59. Hyper-V Internal 네트워크 VM의 인터넷 접속
1334정성태8/29/201249648.NET Framework: 333. 코드로 재현하는 소켓 상태(FIN_WAIT1, FIN_WAIT2, TIME_WAIT, CLOSE_WAIT, LAST_WAIT) [6]
... 136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  [149]  150  ...