ПОДГОТОВКА И КОНТРОЛЬ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Генераторы случайных чисел

Как правило, в большинстве имитационных моделей используются случайные числа, в этой главе рассмотрим, откуда они берутся и как их можно получить с помощью современных средств.

Особенности способов получения случайных чисел: табличный, физический и программный способ

Наверное, всем нам доводилось сталкиваться генераторами случайных чисел, просто мы не всегда осознавали это. Играя в компьютерную игрушку, где существует разброс при стрельбе или система промахов и попаданий, мы не задумываемся, как это реализовано на самом деле. Наблюдая за розыгрышем лотереи по телевизору, мы также видим работу генератора случайных чисел в действии. На самом деле методы получения случайных чисел имеют очень долгую историю, уходящую в древние времена.

Самые ранние методы получения случайных чисел выполнялись вручную, бросанием игральных костей, вытягиванием жребия, сдачей карт, вытаскиванием пронумерованных, предварительно перемешенных шариков из непрозрачной емкости. Скорость получения случайных чисел была медленной. В XX веке с развитием статистики интерес к случайным числам возрос и стали появляться механические устройства для более быстрого генерирования случайных чисел. Одним из таких устройств был быстро вращающийся диск с нанесенными на него случайными числами. Позднее стали появляться электрические системы, способные выдавать до 50 случайных чисел в секунду. Одно из таких устройств состояло из произвольным образом пульсирующих электронных ламп. Затем появились устройства, принцип работы которых был основан на регистрации и подсчете гамма-излучения. Однако с развитием компьютерной техники появилась необходимость подключения таких устройств к компьютеру. Чтобы была возможность использовать случайные числа повторно или в отсутствие специальных устройств, ранее полученные случайные числа заносились в таблицу, что требовало больших объемов памяти.

В 1940—1950 годах стали бурно развиваться арифметические генераторы, когда новое случайное число определяется из предыдущих чисел в соответствии с заданным арифметическим выражением. Так как все вычисления выполнялись на компьютерах налету, этот способ еще называют программным. Именно на таких способах мы и сконцентрируем свое внимание, но сначала рассмотрим особенности, достоинства и недостатки всех упомянутых методов (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Достоинства и недостатки способов получения случайных чисел

Табличный

Физический

Программный

Имеется заполненная таблица со случайными числами

Достоинства Можно воспроизводить последовательность случайных чисел. Требуется однократная проверка

Недостатки Запас чисел ограничен. Требует много памяти. Необходимо получить или заполнить таблицу

Имеется физическое устройство, генерирующие случайные числа Достоинства Запас чисел неограничен.

Сверхбыстрое получение.

Не требует памяти Недостатки Нельзя воспроизводить последовательность Требуется периодическая проверка. Используется специальное устройство

Реализован алгоритм получения случайных чисел на компьютере Достоинства Можно воспроизводить последовательность случайных чисел. Быстрое получение.

Не требует памяти.

Не нужны внешние устройства

Недостатки Запас чисел ограничен. Вычислительная нагрузка ложится на компьютер

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >