Плохой генератор случайных чисел в Javascript

Не устраивает качество стандартного Math.random(), и, похоже, не только в "Хромом". Написать навскидку генератор лучше тоже не вышло, заархивирую его код сюда.

Мы генерируем по n = 10000 равномерно распределённых на интервале [0;1[ псевдослучайных чисел стандартным генератором и нашим, после чего выводим числа в 2 столбца в браузер.

В скопированных из браузера столбцах можно заменить символы точки запятыми (в Excel целая часть числа отделяется от дробной запятой, если установлена русская локаль) и вставить числа в столбцы A и B приложенного файла Excel, где подсчитаны выборочные и теоретические значения математического ожидания и дисперсии. Видно, что наш генератор оказывается, увы, не лучше стандартного.

Вот код без обрамления HTML:

<pre>
 <div id="resRandom"></div>
</pre>
<script>
let m_w = 123456789;
let m_z = 987654321;
let mask = 0xffffffff;

function seed (i) { //Инициализация числом i
 m_w = i;
 m_z = i; //???
}

function random() { //Случайное число от 0 (включая) до 1 (не включая)
 m_z = (36969 * (m_z & 65535) + (m_z >> 16)) & mask;
 m_w = (18000 * (m_w & 65535) + (m_w >> 16)) & mask;
 var result = ((m_z << 16) + m_w) & mask;
 result /= 4294967296;
 return result + 0.5;
}

var a = [], a_my = [];
var n = 1000000;
var d = new Date();
seed (d.getTime());
let str = '';
for (var i=0; i < n; i++) {
 a[i] = Math.random().toString().split('.').join(',');
 a_my[i] = random().toString().split('.').join(',');
 str += a[i] + "\t" + a_my[i] + "\n";
}
document.getElementById('resRandom').innerHTML = str;
</script>

Подготовить данные для построения частотной диаграммы распределения чисел по интервалам, набитым с шагом step можно бы было примерно так:

var step = 0.001; //шаг для построения частотной диаграммы
var m =Math.floor (1/step);
var a_c = new Array (m);
var a_my_c = new Array (m);
for (var i=0; i<m; i++) a_c[i] = a_my_c[i] = 0;
for (var i=0; i<n; i++) {
 var index = Math.floor (a[i]/step);
 a_c[index]++;
 index = Math.floor (a_my[i]/step);
 a_my_c[index]++;
}
document.getElementById('resRandom').innerHTML = '';
for (var i=0; i<m; i++) 
 document.getElementById('resRandom').innerHTML += a_c[i] + "\t" + a_my_c[i] + "\n";

Изменить распределение случайных чисел не нормальное можно так:

function randomNormal() {
 return Math.cos(2 * Math.PI * Math.random()) * Math.sqrt(-2 * Math.log(Math.random()));
}
 
var a = [];
for (var i=0; i < 1000; i++) a[i] = randomNormal() / 2 + 1;

 Файл .zip с архивом .xlsx этого расчёта (325 Кб)

скриншот файла Excel с расчётом

P.S. Перспективно выглядит применение window.crypto.getRandomValues, но особой выгоды я тоже не заметил.

Вот что вышло для равномерно распределённых на интервале [0;1[ случайных чисел на серии из миллиона испытаний стандартным генератором Math.random и нашим Random.random.

Серии getRandomValues по 100 чисел

При этом на более коротких цепочках "обновления" последовательностей методом getRandomValues (например, каждые 100 элементов) наш генератор, кажется, работает лучше, а вот исходник.

<pre>
 <div id="resRandom"></div>
</pre>
<script>
 var Random = {
  arrSize: 100,
  cnt: 100,
  arrStor: [],
  random: function () {
   if (this.cnt == this.arrSize) {
    this.arrStor = new Uint32Array(this.arrSize);
    window.crypto.getRandomValues(this.arrStor);
    this.cnt = 0;
   }
   let d = this.arrStor[this.cnt] / (Math.pow(2,32) - 1);
   this.cnt++;
   return d;
  }
 };

 let a = [], a_my = [];
 let n = 1000000;
 let str = '';
 for (let i=0; i < n; i++) {
  a[i] = Math.random().toString().split('.').join(',');
  a_my[i] = Random.random().toString().split('.').join(',');
  str += a[i] + "\t" + a_my[i] + "\n";
 }
 document.getElementById('resRandom').innerHTML = str;
</script>

09.10.2018, 11:41 [2809 просмотров]