lib/zipf.c

   1 #include <math.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <inttypes.h>
   4 #include <stdio.h>
   5 #include <unistd.h>
   6 #include <sys/types.h>
   7 #include <fcntl.h>
   8 #include "ieee754.h"
   9 #include "../log.h"
  10 #include "zipf.h"
  11 #include "../minmax.h"
  12 #include "../hash.h"
  13
  14 #define ZIPF_MAX_GEN    10000000UL
  15
  16 static void zipf_update(struct zipf_state *zs)
  17 {
  18         unsigned long to_gen;
  19         unsigned int i;
  20
  21         /*
  22          * It can become very costly to generate long sequences. Just cap it at
  23          * 10M max, that should be doable in 1-2s on even slow machines.
  24          * Precision will take a slight hit, but nothing major.
  25          */
  26         to_gen = min(zs->nranges, (uint64_t) ZIPF_MAX_GEN);
  27
  28         for (i = 0; i < to_gen; i++)
  29                 zs->zetan += pow(1.0 / (double) (i + 1), zs->theta);
  30 }
  31
  32 static void shared_rand_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges,
  33                              unsigned int seed)
  34 {
  35         memset(zs, 0, sizeof(*zs));
  36         zs->nranges = nranges;
  37
  38         init_rand_seed(&zs->rand, seed, 0);
  39         zs->rand_off = __rand(&zs->rand);
  40 }
  41
  42 void zipf_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges, double theta,
  43                unsigned int seed)
  44 {
  45         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  46
  47         zs->theta = theta;
  48         zs->zeta2 = pow(1.0, zs->theta) + pow(0.5, zs->theta);
  49
  50         zipf_update(zs);
  51 }
  52
  53 unsigned long long zipf_next(struct zipf_state *zs)
  54 {
  55         double alpha, eta, rand_uni, rand_z;
  56         unsigned long long n = zs->nranges;
  57         unsigned long long val;
  58
  59         alpha = 1.0 / (1.0 - zs->theta);
  60         eta = (1.0 - pow(2.0 / n, 1.0 - zs->theta)) / (1.0 - zs->zeta2 / zs->zetan);
  61
  62         rand_uni = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND32_MAX;
  63         rand_z = rand_uni * zs->zetan;
  64
  65         if (rand_z < 1.0)
  66                 val = 1;
  67         else if (rand_z < (1.0 + pow(0.5, zs->theta)))
  68                 val = 2;
  69         else
  70                 val = 1 + (unsigned long long)(n * pow(eta*rand_uni - eta + 1.0, alpha));
  71
  72         if (!zs->disable_hash)
  73                 return (__hash_u64(val - 1) + zs->rand_off) % zs->nranges;
  74
  75         return (val - 1 + zs->rand_off) % zs->nranges;
  76 }
  77
  78 void pareto_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges, double h,
  79                  unsigned int seed)
  80 {
  81         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  82         zs->pareto_pow = log(h) / log(1.0 - h);
  83 }
  84
  85 unsigned long long pareto_next(struct zipf_state *zs)
  86 {
  87         double rand = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND32_MAX;
  88         unsigned long long n = zs->nranges - 1;
  89
  90         if (!zs->disable_hash)
  91                 return (__hash_u64(n * pow(rand, zs->pareto_pow)) + zs->rand_off) % zs->nranges;
  92
  93         return (unsigned long long) (n * pow(rand, zs->pareto_pow) + zs->rand_off) % zs->nranges;
  94 }
  95
  96 void zipf_disable_hash(struct zipf_state *zs)
  97 {
  98         zs->disable_hash = true;
  99 }