| 1 | #include "stsrand.h"
 | 
|---|
| 2 | #include "thsafeop.h"
 | 
|---|
| 3 | //#include "srandgen.h"
 | 
|---|
| 4 | #include "fiondblock.h"
 | 
|---|
| 5 | #include <math.h> 
 | 
|---|
| 6 | #include <sys/time.h>
 | 
|---|
| 7 | 
 | 
|---|
| 8 | namespace SOPHYA {
 | 
|---|
| 9 | 
 | 
|---|
| 10 | /*!
 | 
|---|
| 11 |    \class RandomGenerator
 | 
|---|
| 12 |    \ingroup BaseTools
 | 
|---|
| 13 |    \brief Random number generator
 | 
|---|
| 14 | 
 | 
|---|
| 15 |    This class is a thread-safe random number generator.
 | 
|---|
| 16 |    Its PPF handler can be used to save the complete state of the class and the underlying
 | 
|---|
| 17 |    random number generator used.
 | 
|---|
| 18 | 
 | 
|---|
| 19 |    \sa SOPHYA::ObjFileIO<RandomGenerator>
 | 
|---|
| 20 | 
 | 
|---|
| 21 |    \sa frand01 drand01 frandpm1 drandpm1 
 | 
|---|
| 22 |    \sa GauRnd PoissRand
 | 
|---|
| 23 |    \sa Ini_Ranf_Quick Ini_Ranf Get_Ranf Auto_Ini_Ranf
 | 
|---|
| 24 | 
 | 
|---|
| 25 | 
 | 
|---|
| 26 | */
 | 
|---|
| 27 | 
 | 
|---|
| 28 | // Objet statique global pour gestion de lock entre threads
 | 
|---|
| 29 | static ThSafeOp* ths_rand = NULL;
 | 
|---|
| 30 | 
 | 
|---|
| 31 | RandomGenerator::RandomGenerator(size_t n, bool tsafe) 
 | 
|---|
| 32 | {
 | 
|---|
| 33 |   if (ths_rand == NULL)  ths_rand = new ThSafeOp; 
 | 
|---|
| 34 |   if (tsafe) {   // thread-safe
 | 
|---|
| 35 |     fg_nothrsafe = false;
 | 
|---|
| 36 |     if (n < 1) n = 1024;
 | 
|---|
| 37 |     rseq_.ReSize(n, false);
 | 
|---|
| 38 |     idx_ = n;
 | 
|---|
| 39 |   }
 | 
|---|
| 40 |   else {   // NOT thread-safe
 | 
|---|
| 41 |     fg_nothrsafe = true;
 | 
|---|
| 42 |     idx_ = 1;
 | 
|---|
| 43 |   }
 | 
|---|
| 44 | }
 | 
|---|
| 45 | 
 | 
|---|
| 46 | RandomGenerator::RandomGenerator(RandomGenerator const & rg)
 | 
|---|
| 47 | {
 | 
|---|
| 48 |   if (ths_rand == NULL)  ths_rand = new ThSafeOp; 
 | 
|---|
| 49 |   if (!rg.fg_nothrsafe) { // thread-safe
 | 
|---|
| 50 |     fg_nothrsafe = false;
 | 
|---|
| 51 |     rseq_.ReSize(rg.rseq_.Size(), false);
 | 
|---|
| 52 |     idx_ = rseq_.Size();
 | 
|---|
| 53 |   }
 | 
|---|
| 54 |   else {   // NOT thread-safe
 | 
|---|
| 55 |     fg_nothrsafe = true;
 | 
|---|
| 56 |     idx_ = 1;
 | 
|---|
| 57 |   }
 | 
|---|
| 58 | }
 | 
|---|
| 59 |  
 | 
|---|
| 60 | 
 | 
|---|
| 61 | RandomGenerator::~RandomGenerator(void) 
 | 
|---|
| 62 | {
 | 
|---|
| 63 |   // rien a faire 
 | 
|---|
| 64 | }
 | 
|---|
| 65 | 
 | 
|---|
| 66 | void RandomGenerator::AutoInit(int lp)
 | 
|---|
| 67 | // Initialisation automatique (pseudo) aleatoire du generateur.
 | 
|---|
| 68 | // L'initialiseur est donne par un codage du nombre de millisecondes
 | 
|---|
| 69 | // ecoulees depuis le 0 heure le 1er Janvier 1970 UTC (cf gettimeofday).
 | 
|---|
| 70 | // Seuls les 48 bits de poids faible sont retenus.
 | 
|---|
| 71 | // Un melange des bits est ensuite effectue pour que les 3 nombres
 | 
|---|
| 72 | // (unsigned short) d'initialisation ne soient pas trop semblables.
 | 
|---|
| 73 | //
 | 
|---|
| 74 | // Le nombre le plus grand que l'on peut mettre
 | 
|---|
| 75 | // dans un entier unsigned de N bits est: 2^N-1
 | 
|---|
| 76 | // 48 bits -> 2^48-1 = 281474976710655 musec = 3257.8j = 8.9y
 | 
|---|
| 77 | //         -> meme initialisation tous les 8.9 ans a 1 microsec pres !
 | 
|---|
| 78 | {
 | 
|---|
| 79 |   // On recupere le temps ecoule depuis l'origine code en sec+musec
 | 
|---|
| 80 |   struct timeval now;
 | 
|---|
| 81 |   gettimeofday(&now,0);
 | 
|---|
| 82 | 
 | 
|---|
| 83 |   // Calcul du temps ecoule depuis l'origine en microsecondes
 | 
|---|
| 84 |   uint_8 v = (uint_8)now.tv_sec*(uint_8)1000000 + (uint_8)now.tv_usec;
 | 
|---|
| 85 |   if(lp>1) cout<<"..."<<now.tv_sec<<" sec + "<<now.tv_usec<<" musec = "<<v<<" musec"<<endl;
 | 
|---|
| 86 | 
 | 
|---|
| 87 |   // Remplissage du tableau de bits
 | 
|---|
| 88 |   unsigned short b[48];
 | 
|---|
| 89 |   for(int ip=0;ip<48;ip++) {b[ip] = v&1; v = (v>>1);}
 | 
|---|
| 90 |   if(lp>2) {
 | 
|---|
| 91 |     cout<<"...b= ";
 | 
|---|
| 92 |     for(int ip=47;ip>=0;ip--) {if(ip==23) cout<<" "; cout<<b[ip];}
 | 
|---|
| 93 |     cout<<endl;
 | 
|---|
| 94 |   }
 | 
|---|
| 95 | 
 | 
|---|
| 96 |   // Melange des bits qui varient vite (poids faible, microsec)
 | 
|---|
| 97 |   //   avec ceux variant lentement (poids fort, sec)
 | 
|---|
| 98 |   // On coupe le mot en trois: bits[0-15], bits[16-31] et bits[32-47]
 | 
|---|
| 99 |   // On echange 2 bits sur 3 du mot bits[0-15] dans les autres mots
 | 
|---|
| 100 |   //    bit0  <-> bit0  , bit1  <-> bit17 , bit2  <-> bit34
 | 
|---|
| 101 |   //    bit3  <-> bit3  , bit4  <-> bit20 , bit5  <-> bit37
 | 
|---|
| 102 |   //    bit13 <-> bit13 , bit14 <-> bit30 , bit15 <-> bit47
 | 
|---|
| 103 |   for(int ip=0;ip<16;ip++) {
 | 
|---|
| 104 |     if(ip%3==0) continue;
 | 
|---|
| 105 |     int ipd = (ip%3==1)? 16+ip : 32+ip;
 | 
|---|
| 106 |     unsigned short w = b[ip];
 | 
|---|
| 107 |     //cout<<"swap g["<<ip<<"]="<<b[ip]<<" <-> b["<<ipd<<"]="<<b[ipd]<<endl;
 | 
|---|
| 108 |     b[ip] = b[ipd];
 | 
|---|
| 109 |     b[ipd] = w;
 | 
|---|
| 110 |   }
 | 
|---|
| 111 |   if(lp>2) {
 | 
|---|
| 112 |     cout<<"...b= ";
 | 
|---|
| 113 |     for(int ip=47;ip>=0;ip--) {if(ip==23) cout<<" "; cout<<b[ip];}
 | 
|---|
| 114 |     cout<<endl;
 | 
|---|
| 115 |   }
 | 
|---|
| 116 | 
 | 
|---|
| 117 |   // Construction du tableau d'initialisation
 | 
|---|
| 118 |   unsigned short seed_16v[3] = {0,0,0};
 | 
|---|
| 119 |   for(int is=0;is<3;is++) {
 | 
|---|
| 120 |     unsigned short w = 1;
 | 
|---|
| 121 |     for(int ip=0;ip<16;ip++) {
 | 
|---|
| 122 |       seed_16v[is] += w*b[is*16+ip];
 | 
|---|
| 123 |       w *= 2;
 | 
|---|
| 124 |     }
 | 
|---|
| 125 |   }
 | 
|---|
| 126 |   if(lp>0) cout<<"RandomGenerator::AutoInit: "<<seed_16v[0]<<" "<<seed_16v[1]<<" "<<seed_16v[2]<<endl;
 | 
|---|
| 127 | 
 | 
|---|
| 128 |   // Initialise drand48()
 | 
|---|
| 129 |   Init(seed_16v,lp);
 | 
|---|
| 130 | }
 | 
|---|
| 131 | 
 | 
|---|
| 132 | void RandomGenerator::Init(long seed_val, int lp)
 | 
|---|
| 133 | {
 | 
|---|
| 134 |   if (ths_rand == NULL)  ths_rand = new ThSafeOp; 
 | 
|---|
| 135 |   if(lp) cout << "RandomGenerator::Init(long seed=" << seed_val << ")" << endl;
 | 
|---|
| 136 |   ths_rand->lock();
 | 
|---|
| 137 |   srand48(seed_val);
 | 
|---|
| 138 |   ths_rand->unlock();
 | 
|---|
| 139 |   return;
 | 
|---|
| 140 | }
 | 
|---|
| 141 | 
 | 
|---|
| 142 | void RandomGenerator::Init(unsigned short seed_16v[3], int lp)
 | 
|---|
| 143 | {
 | 
|---|
| 144 |   if (ths_rand == NULL)  ths_rand = new ThSafeOp; 
 | 
|---|
| 145 |   if(lp) cout << "RandomGenerator::Init(u_short seed_16v[3]=" << seed_16v[0]
 | 
|---|
| 146 |               << "," << seed_16v[1] << "," << seed_16v[2] << ")" << endl;
 | 
|---|
| 147 |   ths_rand->lock();
 | 
|---|
| 148 |   Init_P(seed_16v);
 | 
|---|
| 149 |   ths_rand->unlock();
 | 
|---|
| 150 | }
 | 
|---|
| 151 | 
 | 
|---|
| 152 | void RandomGenerator::GetSeed(unsigned short seed_16v[3], int lp)
 | 
|---|
| 153 | {
 | 
|---|
| 154 |   if (ths_rand == NULL)  ths_rand = new ThSafeOp; 
 | 
|---|
| 155 |   ths_rand->lock();
 | 
|---|
| 156 |   GetSeed_P(seed_16v);
 | 
|---|
| 157 |   ths_rand->unlock();
 | 
|---|
| 158 |   if(lp) cout << "RandomGenerator::GetSeed(u_short seed_16v[3]=" << seed_16v[0]
 | 
|---|
| 159 |               << "," << seed_16v[1] << "," << seed_16v[2] << ")" << endl;
 | 
|---|
| 160 |   return;
 | 
|---|
| 161 | }
 | 
|---|
| 162 | 
 | 
|---|
| 163 | void RandomGenerator::Init_P(unsigned short seed_16v[3])
 | 
|---|
| 164 | {
 | 
|---|
| 165 |   seed48(seed_16v);
 | 
|---|
| 166 | }
 | 
|---|
| 167 | 
 | 
|---|
| 168 | void RandomGenerator::GetSeed_P(unsigned short seed_16v[3])
 | 
|---|
| 169 | {
 | 
|---|
| 170 |   unsigned short seed[3] = {0,0,0};
 | 
|---|
| 171 |   unsigned short *p;
 | 
|---|
| 172 |   p = seed48(seed);
 | 
|---|
| 173 |   memcpy(seed_16v,p,3*sizeof(unsigned short));
 | 
|---|
| 174 |   /* on re-initialise a ce qui etait avant */
 | 
|---|
| 175 |   seed48(seed_16v);
 | 
|---|
| 176 |   return;
 | 
|---|
| 177 | }
 | 
|---|
| 178 | 
 | 
|---|
| 179 | r_8 RandomGenerator::Gaussian() 
 | 
|---|
| 180 | {
 | 
|---|
| 181 |   r_8 A=Next(); 
 | 
|---|
| 182 |   while (A==0.) A=Next(); 
 | 
|---|
| 183 |   return sqrt(-2.*log(A))*cos(2.*M_PI*Next());
 | 
|---|
| 184 | }
 | 
|---|
| 185 | 
 | 
|---|
| 186 | 
 | 
|---|
| 187 | uint_8 RandomGenerator::Poisson(double mu,double mumax)
 | 
|---|
| 188 | {
 | 
|---|
| 189 |   double pp,ppi,x;
 | 
|---|
| 190 | 
 | 
|---|
| 191 |   if((mumax>0.)&&(mu>=mumax)) {
 | 
|---|
| 192 |     pp = sqrt(mu);
 | 
|---|
| 193 |     while( (x=pp*Gaussian()) < -mu );
 | 
|---|
| 194 |     return (uint_8)(mu+x+0.5);
 | 
|---|
| 195 |   }
 | 
|---|
| 196 |   else {
 | 
|---|
| 197 |     uint_8 n;
 | 
|---|
| 198 |     ppi = pp = exp(-mu);
 | 
|---|
| 199 |     x = Next();
 | 
|---|
| 200 |     n = 0;
 | 
|---|
| 201 |     while (x > ppi) {
 | 
|---|
| 202 |       n++;
 | 
|---|
| 203 |       pp = mu*pp/(double)n;
 | 
|---|
| 204 |       ppi += pp;
 | 
|---|
| 205 |     }
 | 
|---|
| 206 |     return n;
 | 
|---|
| 207 |   }
 | 
|---|
| 208 |   return 0;  // pas necessaire ?
 | 
|---|
| 209 | }
 | 
|---|
| 210 | 
 | 
|---|
| 211 | void RandomGenerator::GenSeq(void)
 | 
|---|
| 212 | {
 | 
|---|
| 213 |   ths_rand->lock();
 | 
|---|
| 214 |   for(size_t k=0; k<rseq_.Size(); k++)  rseq_(k) = drand48();
 | 
|---|
| 215 |   ths_rand->unlock();
 | 
|---|
| 216 |   idx_ = 0;
 | 
|---|
| 217 | }
 | 
|---|
| 218 | 
 | 
|---|
| 219 | //----------------------------------------------------------
 | 
|---|
| 220 | // Classe pour la gestion de persistance
 | 
|---|
| 221 | // ObjFileIO<RandomGenerator>
 | 
|---|
| 222 | //----------------------------------------------------------
 | 
|---|
| 223 | 
 | 
|---|
| 224 | /* --Methode-- */
 | 
|---|
| 225 | DECL_TEMP_SPEC  /* equivalent a template <> , pour SGI-CC en particulier */
 | 
|---|
| 226 | void        ObjFileIO<RandomGenerator>::WriteSelf(POutPersist& s) const
 | 
|---|
| 227 | {
 | 
|---|
| 228 |   if (dobj == NULL)
 | 
|---|
| 229 |     throw NullPtrError("ObjFileIO<RandomGenerator>::WriteSelf() dobj=NULL");
 | 
|---|
| 230 |   ths_rand->lock();  // thread-safety
 | 
|---|
| 231 |   uint_4 itab[6];
 | 
|---|
| 232 |   //itab : [0]: version, [1,2,3] = srand48 state/seed  , [4,5] = reserved for future use
 | 
|---|
| 233 |   itab[0] = 1;
 | 
|---|
| 234 |   // On recupere et on ecrit ds le PPF l'etat du generateur aleatoire
 | 
|---|
| 235 |   unsigned short seed_16v[3];
 | 
|---|
| 236 |   dobj->GetSeed_P(seed_16v);
 | 
|---|
| 237 |   for(int i=0; i<3; i++)  itab[i+1] = seed_16v[i];
 | 
|---|
| 238 |   itab[4] = 0;
 | 
|---|
| 239 |   s.Put(itab, 6);
 | 
|---|
| 240 |   uint_8 sz = dobj->rseq_.Size();
 | 
|---|
| 241 |   s.Put(sz);  // Taille du tableau intermediaire
 | 
|---|
| 242 |   uint_8 ix = dobj->idx_;
 | 
|---|
| 243 |   s.Put(ix);  // valeur de l'index 
 | 
|---|
| 244 | 
 | 
|---|
| 245 |   if (dobj->rseq_.Size() > 0)  s << dobj->rseq_;  // On ecrit le tableau (NDataBlock) si necessaire
 | 
|---|
| 246 |   ths_rand->unlock(); // thread-safety
 | 
|---|
| 247 |   return;
 | 
|---|
| 248 | }
 | 
|---|
| 249 | 
 | 
|---|
| 250 | /* --Methode-- */
 | 
|---|
| 251 | DECL_TEMP_SPEC  /* equivalent a template <> , pour SGI-CC en particulier */
 | 
|---|
| 252 | void        ObjFileIO<RandomGenerator>::ReadSelf(PInPersist& s)
 | 
|---|
| 253 | {
 | 
|---|
| 254 |   uint_4 itab[6];
 | 
|---|
| 255 |   //itab : [0]: version, [1,2,3] = srand48 state/seed  , [4] = reserved for future use
 | 
|---|
| 256 |   s.Get(itab, 6);
 | 
|---|
| 257 |   uint_8 sz,ix;
 | 
|---|
| 258 |   s.Get(sz);  // Taille du tableau intermediaire
 | 
|---|
| 259 |   s.Get(ix);  // Taille du tableau intermediaire
 | 
|---|
| 260 | 
 | 
|---|
| 261 |   if (dobj == NULL) dobj = new RandomGenerator(sz, (sz>0)?true:false);
 | 
|---|
| 262 |   dobj->idx_ = ix;
 | 
|---|
| 263 |   if (sz > 0) { 
 | 
|---|
| 264 |     s >> dobj->rseq_;  // On lit le tableau (NDataBlock) si necessaire
 | 
|---|
| 265 |     dobj->fg_nothrsafe = false;
 | 
|---|
| 266 |   }
 | 
|---|
| 267 |   else {  // Objet lu est NON thread-safe, taille_tableau rseq_ = 0
 | 
|---|
| 268 |     dobj->fg_nothrsafe = true;
 | 
|---|
| 269 |     if (dobj->rseq_.Size() > 0)  dobj->rseq_.Dealloc(); 
 | 
|---|
| 270 |   }
 | 
|---|
| 271 |   // On initialise l'etat du generateur aleatoire avec les valeurs lues
 | 
|---|
| 272 |   unsigned short seed_16v[3];
 | 
|---|
| 273 |   dobj->GetSeed_P(seed_16v);
 | 
|---|
| 274 |   for(int i=0; i<3; i++)  seed_16v[i] = itab[i+1];
 | 
|---|
| 275 |   dobj->Init(seed_16v, 0);
 | 
|---|
| 276 |   return;
 | 
|---|
| 277 | }
 | 
|---|
| 278 | 
 | 
|---|
| 279 | // ---------------------------------------------------------
 | 
|---|
| 280 | #ifdef __CXX_PRAGMA_TEMPLATES__
 | 
|---|
| 281 | #pragma define_template ObjFileIO<RandomGenerator>
 | 
|---|
| 282 | #endif
 | 
|---|
| 283 | 
 | 
|---|
| 284 | #if defined(ANSI_TEMPLATES) || defined(GNU_TEMPLATES)
 | 
|---|
| 285 | template class ObjFileIO<RandomGenerator>;
 | 
|---|
| 286 | #endif
 | 
|---|
| 287 | // ---------------------------------------------------------
 | 
|---|
| 288 | 
 | 
|---|
| 289 | }  /* namespace SOPHYA */
 | 
|---|
| 290 | 
 | 
|---|