Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 313. WELL512 난수 발생 알고리즘 - C# [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 45385
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)
13879정성태2/5/20255324오류 유형: 946. Ubuntu - N: Updating from such a repository can't be done securely, and is therefore disabled by default.
13878정성태2/3/20255255오류 유형: 945. Windows - 최대 절전 모드 시 DRIVER_POWER_STATE_FAILURE 발생 (pacer.sys)
13877정성태1/25/20254494닷넷: 2315. C# - PCI 장치 열거 (레지스트리, SetupAPI)파일 다운로드1
13876정성태1/25/20255530닷넷: 2314. C# - ProcessStartInfo 타입의 Arguments와 ArgumentList파일 다운로드1
13875정성태1/24/20254122스크립트: 69. 파이썬 - multiprocessing 패키지의 spawn 모드로 동작하는 uvicorn의 workers
13874정성태1/24/20255332스크립트: 68. 파이썬 - multiprocessing Pool의 기본 프로세스 시작 모드(spawn, fork)
13873정성태1/23/20253950디버깅 기술: 217. WinDbg - PCI 장치 열거파일 다운로드1
13872정성태1/23/20253571오류 유형: 944. WinDbg - 원격 커널 디버깅이 연결은 되지만 Break (Ctrl + Break) 키를 눌러도 멈추지 않는 현상
13871정성태1/22/20254053Windows: 278. Windows - 윈도우를 다른 모니터 화면으로 이동시키는 단축키 (Window + Shift + 화살표)
13870정성태1/18/20254927개발 환경 구성: 741. WinDbg - 네트워크 커널 디버깅이 가능한 NIC 카드 지원 확대
13869정성태1/18/20254267개발 환경 구성: 740. WinDbg - _NT_SYMBOL_PATH 환경 변수에 설정한 경로로 심벌 파일을 다운로드하지 않는 경우
13868정성태1/17/20253902Windows: 277. Hyper-V - Windows 11 VM의 Enhanced Session 모드로 로그인을 할 수 없는 문제
13867정성태1/17/20255399오류 유형: 943. Hyper-V에 Windows 11 설치 시 "This PC doesn't currently meet Windows 11 system requirements" 오류
13866정성태1/16/20255628개발 환경 구성: 739. Windows 10부터 바뀐 device driver 서명 방법
13865정성태1/15/20255174오류 유형: 942. C# - .NET Framework 4.5.2 이하의 버전에서 HttpWebRequest로 https 호출 시 "System.Net.WebException" 예외 발생
13864정성태1/15/20255185Linux: 114. eBPF를 위해 필요한 SELinux 보안 정책
13863정성태1/14/20254089Linux: 113. Linux - 프로세스를 위한 전용 SELinux 보안 문맥 지정
13862정성태1/13/20254595Linux: 112. Linux - 데몬을 위한 SELinux 보안 정책 설정
13861정성태1/11/20254708Windows: 276. 명령행에서 원격 서비스를 동기/비동기로 시작/중지
13860정성태1/10/20254364디버깅 기술: 216. WinDbg - 2가지 유형의 식 평가 방법(MASM, C++)
13859정성태1/9/20255163디버깅 기술: 215. Windbg - syscall 이후 실행되는 KiSystemCall64 함수 및 SSDT 디버깅
13858정성태1/8/20255137개발 환경 구성: 738. PowerShell - 원격 호출 시 "powershell.exe"가 아닌 "pwsh.exe" 환경으로 명령어를 실행하는 방법
13857정성태1/7/20255426C/C++: 187. Golang - 콘솔 응용 프로그램을 Linux 데몬 서비스를 지원하도록 변경파일 다운로드1
13856정성태1/6/20254338디버깅 기술: 214. Windbg - syscall 단계까지의 Win32 API 호출 (예: Sleep)
13855정성태12/28/20245979오류 유형: 941. Golang - os.StartProcess() 사용 시 오류 정리
13854정성태12/27/20245872C/C++: 186. Golang - 콘솔 응용 프로그램을 NT 서비스를 지원하도록 변경파일 다운로드1
1  2  3  [4]  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...