lib/rand.c

   1 /*
   2   This is a maximally equidistributed combined Tausworthe generator
   3   based on code from GNU Scientific Library 1.5 (30 Jun 2004)
   4
   5    x_n = (s1_n ^ s2_n ^ s3_n)
   6
   7    s1_{n+1} = (((s1_n & 4294967294) <<12) ^ (((s1_n <<13) ^ s1_n) >>19))
   8    s2_{n+1} = (((s2_n & 4294967288) << 4) ^ (((s2_n << 2) ^ s2_n) >>25))
   9    s3_{n+1} = (((s3_n & 4294967280) <<17) ^ (((s3_n << 3) ^ s3_n) >>11))
  10
  11    The period of this generator is about 2^88.
  12
  13    From: P. L'Ecuyer, "Maximally Equidistributed Combined Tausworthe
  14    Generators", Mathematics of Computation, 65, 213 (1996), 203--213.
  15
  16    This is available on the net from L'Ecuyer's home page,
  17
  18    http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme.ps
  19    ftp://ftp.iro.umontreal.ca/pub/simulation/lecuyer/papers/tausme.ps
  20
  21    There is an erratum in the paper "Tables of Maximally
  22    Equidistributed Combined LFSR Generators", Mathematics of
  23    Computation, 68, 225 (1999), 261--269:
  24    http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme2.ps
  25
  26         ... the k_j most significant bits of z_j must be non-
  27         zero, for each j. (Note: this restriction also applies to the
  28         computer code given in [4], but was mistakenly not mentioned in
  29         that paper.)
  30
  31    This affects the seeding procedure by imposing the requirement
  32    s1 > 1, s2 > 7, s3 > 15.
  33
  34 */
  35
  36 #include <string.h>
  37 #include "rand.h"
  38 #include "../hash.h"
  39
  40 static inline int __seed(unsigned int x, unsigned int m)
  41 {
  42         return (x < m) ? x + m : x;
  43 }
  44
  45 static void __init_rand(struct frand_state *state, unsigned int seed)
  46 {
  47         int cranks = 6;
  48
  49 #define LCG(x, seed)  ((x) * 69069 ^ (seed))
  50
  51         state->s1 = __seed(LCG((2^31) + (2^17) + (2^7), seed), 1);
  52         state->s2 = __seed(LCG(state->s1, seed), 7);
  53         state->s3 = __seed(LCG(state->s2, seed), 15);
  54
  55         while (cranks--)
  56                 __rand(state);
  57 }
  58
  59 void init_rand(struct frand_state *state)
  60 {
  61         __init_rand(state, 1);
  62 }
  63
  64 void init_rand_seed(struct frand_state *state, unsigned int seed)
  65 {
  66         __init_rand(state, seed);
  67 }
  68
  69 void __fill_random_buf(void *buf, unsigned int len, unsigned long seed)
  70 {
  71         long *ptr = buf;
  72
  73         while ((void *) ptr - buf < len) {
  74                 *ptr = seed;
  75                 ptr++;
  76                 seed *= GOLDEN_RATIO_PRIME;
  77                 seed >>= 3;
  78         }
  79 }
  80
  81 unsigned long fill_random_buf(struct frand_state *fs, void *buf,
  82                               unsigned int len)
  83 {
  84         unsigned long r = __rand(fs);
  85
  86         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
  87                 r *= (unsigned long) __rand(fs);
  88
  89         __fill_random_buf(buf, len, r);
  90         return r;
  91 }
  92
  93 unsigned long fill_random_buf_percentage(struct frand_state *fs, void *buf,
  94                                          unsigned int percentage,
  95                                          unsigned int segment, unsigned int len)
  96 {
  97         unsigned long r = __rand(fs);
  98         unsigned int this_len;
  99
 100         if (percentage == 100) {
 101                 memset(buf, 0, len);
 102                 return 0;
 103         }
 104
 105         if (segment > len)
 106                 segment = len;
 107
 108         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
 109                 r *= (unsigned long) __rand(fs);
 110
 111         while (len) {
 112                 /*
 113                  * Fill random chunk
 114                  */
 115                 this_len = (segment * (100 - percentage)) / 100;
 116                 if (this_len > len)
 117                         this_len = len;
 118
 119                 __fill_random_buf(buf, this_len, r);
 120
 121                 len -= this_len;
 122                 buf += this_len;
 123
 124                 if (this_len > len)
 125                         this_len = len;
 126
 127                 memset(buf, 0, this_len);
 128                 len -= this_len;
 129                 buf += this_len;
 130         }
 131
 132         return r;
 133 }