如何解决rand_r() 与 rand() 在 pi 的近似值
我试图通过使用蒙特卡洛方法,通过在单位框中随机采样点,并计算落在由该框包围的单位圆内的比率来估算作业的 pi。见下文。我被要求使用多线程并行执行此操作,但决定在并行化之前先让事情工作。因此,我的老师明确要求我使用 rand_r() 来保证线程安全。我知道存在更好的伪随机数生成器。但是,我似乎无法把事情做好,我认为我以错误的方式播种 rand_r() 。我曾尝试使用计算机时间进行播种,但得到的值是错误的(大约 2.8)。如果我使用一些随机数和种子 rand() 代替 srand(),我可以很容易地近似 pi。任何人都可以启发我了解我在这里缺少什么吗?我写的代码是这样的:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
double randomNumber( unsigned int seed){
/*_Thread_local*/
double maxRand = (double)RAND_MAX; // Maximum random number,cast to double
double randNum = (double)rand_r( &seed ); // Generate pseudo-random number from seed,cast to double
return 2 * randNum/maxRand - 1; // Recast number between -1 and 1
}
int main( void ){
unsigned int seed = time(NULL);
int numOfPts = (int)1e8 ;
int ptsInCircle = 0 ;
double unitCircleRadius = 1.0 ;
double xpos = 0;
double ypos = 0;
for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ ){
xpos = randomNumber(seed);
ypos = randomNumber(seed);
if ( sqrt( pow(xpos,2) + pow(ypos,2) ) <= unitCircleRadius ){
ptsInCircle++;
}
}
double myPiApprox = 4.0*((double)ptsInCircle)/((double)numOfPts);
printf("My approximation of pi = %g\n",myPiApprox);
return 0;
}
解决方法
您不会每次都在循环中更新 seed
。
rand_r()
更新 seed
函数中的局部变量 randomNumber()
,但这不会影响 main()
中的变量。结果是每次调用它时都会生成相同的随机数。
您需要将指向 main
变量的指针传递给 randomNumber()
。
double randomNumber( unsigned int *seed){
/*_Thread_local*/
double maxRand = (double)RAND_MAX; // Maximum random number,cast to double
double randNum = (double)rand_r(seed); // Generate pseudo-random number from seed,cast to double
return 2 * randNum/maxRand - 1; // Recast number between -1 and 1
}
int main( void ){
unsigned int seed = time(NULL);
int numOfPts = (int)1e8 ;
int ptsInCircle = 0 ;
double unitCircleRadius = 1.0 ;
double xpos = 0;
double ypos = 0;
for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ ){
xpos = randomNumber(&seed);
ypos = randomNumber(&seed);
if ( sqrt( pow(xpos,2) + pow(ypos,2) ) <= unitCircleRadius ){
ptsInCircle++;
}
}
double myPiApprox = 4.0*((double)ptsInCircle)/((double)numOfPts);
printf("My approximation of pi = %g\n",myPiApprox);
return 0;
}
,
你是:
-
在每次迭代中重新播种随机数生成器,而不是让它自己做事,并且
-
您不仅在每次迭代中重新播种,而且对
x
和y
使用相同的种子,因此您只在对角线上创建元素(其中x == y
)编辑:在您使用
randomNumber(iteration)
的原始问题中,它会在对角线上生成随机数,在您的编辑中,您将其更改为randomNumber(seed)
,这始终是完全相同的值。
更改randomNumber
的定义:
double randomNumber(unsigned int* seedp) {
// ...
double randNum = (double)rand_r(seedp);
// ...
}
和你的循环:
for ( int iteration = 0; iteration < numOfPts; iteration++ )
xpos = randomNumber(&seed);
ypos = randomNumber(&seed);
// ...
}
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