lib/zipf.c

   1 #include <math.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include "zipf.h"
   4 #include "../minmax.h"
   5 #include "../hash.h"
   6
   7 #define ZIPF_MAX_GEN    10000000UL
   8
   9 static void zipf_update(struct zipf_state *zs)
  10 {
  11         uint64_t to_gen;
  12         unsigned int i;
  13
  14         /*
  15          * It can become very costly to generate long sequences. Just cap it at
  16          * 10M max, that should be doable in 1-2s on even slow machines.
  17          * Precision will take a slight hit, but nothing major.
  18          */
  19         to_gen = min(zs->nranges, (uint64_t) ZIPF_MAX_GEN);
  20
  21         for (i = 0; i < to_gen; i++)
  22                 zs->zetan += pow(1.0 / (double) (i + 1), zs->theta);
  23 }
  24
  25 static void shared_rand_init(struct zipf_state *zs, uint64_t nranges,
  26                              unsigned int seed)
  27 {
  28         memset(zs, 0, sizeof(*zs));
  29         zs->nranges = nranges;
  30
  31         init_rand_seed(&zs->rand, seed, 0);
  32         zs->rand_off = __rand(&zs->rand);
  33 }
  34
  35 void zipf_init(struct zipf_state *zs, uint64_t nranges, double theta,
  36                unsigned int seed)
  37 {
  38         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  39
  40         zs->theta = theta;
  41         zs->zeta2 = pow(1.0, zs->theta) + pow(0.5, zs->theta);
  42
  43         zipf_update(zs);
  44 }
  45
  46 uint64_t zipf_next(struct zipf_state *zs)
  47 {
  48         double alpha, eta, rand_uni, rand_z;
  49         unsigned long long n = zs->nranges;
  50         unsigned long long val;
  51
  52         alpha = 1.0 / (1.0 - zs->theta);
  53         eta = (1.0 - pow(2.0 / n, 1.0 - zs->theta)) / (1.0 - zs->zeta2 / zs->zetan);
  54
  55         rand_uni = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND32_MAX;
  56         rand_z = rand_uni * zs->zetan;
  57
  58         if (rand_z < 1.0)
  59                 val = 1;
  60         else if (rand_z < (1.0 + pow(0.5, zs->theta)))
  61                 val = 2;
  62         else
  63                 val = 1 + (unsigned long long)(n * pow(eta*rand_uni - eta + 1.0, alpha));
  64
  65         val--;
  66
  67         if (!zs->disable_hash)
  68                 val = __hash_u64(val);
  69
  70         return (val + zs->rand_off) % zs->nranges;
  71 }
  72
  73 void pareto_init(struct zipf_state *zs, uint64_t nranges, double h,
  74                  unsigned int seed)
  75 {
  76         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  77         zs->pareto_pow = log(h) / log(1.0 - h);
  78 }
  79
  80 uint64_t pareto_next(struct zipf_state *zs)
  81 {
  82         double rand = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND32_MAX;
  83         unsigned long long n;
  84
  85         n = (zs->nranges - 1) * pow(rand, zs->pareto_pow);
  86
  87         if (!zs->disable_hash)
  88                 n = __hash_u64(n);
  89
  90         return (n + zs->rand_off)  % zs->nranges;
  91 }
  92
  93 void zipf_disable_hash(struct zipf_state *zs)
  94 {
  95         zs->disable_hash = true;
  96 }