slumptal.xmlDenna kod är public domain. Om ni hittar fel eller vill ändra något i koden blir jag jätteglad om ni skickar dessa ändringar till jesper [at] fantasi [punkt] se.
<?xml version="1.0"?>
<article category="software" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="article.xsd">
<keyword>Slumptal</keyword>
<keyword>Random</keyword>
<topic>Slumptal</topic>
<ingress>
I en dator finns det ingenting som är slumpmässigt. Allt följer
samma mönster varje gång och regler givna av programmen som datorn
kör bestämmer entydigt vad som ska hända. Att skapa något helt
slumpartat är därför inte så lätt i en dator. Äkta slumptal finns
normalt inte att tillgå utan man brukar tala om pseudoslumptal
(nästan slumptal eller låtsasslumptal).
</ingress>
<text>
Pseudoslumptal beräknas med en matematisk formel utifrån ett frö.
För att skapa en följd av olika slumptal brukar dessa formler
använda det senast genererade slumptalet som frö för nästa
beräkning. Formeln är naturligtvis deterministisk och givet samma
frö får man därför alltid samma slumptal. Den vanligaste metoden
att skapa slumptal kallas <em>linear congruent</em> eller <em>power
residue</em>. Multiplicera det föregående slumptalet med en
konstant, <code>a</code>, addera sedan en annan konstant, <code>c</code>. Ta
resultatet modulo <code>M</code> och behåll resten som ditt nästa
slumptal. <code>M</code> är den övre gränsen för slumptalen. Metoden finns
beskriven i Donald Knuths 'The Art of Computer Programming', Volym
2, Sektion 3.2.1.
</text>
<formulabox>
r<sub>i</sub> = (r<sub>i-1</sub> * a + c) % M
</formulabox>
<text>
Koden nedan är hämtad från C:s standardbibliotek och visar
implementationen av en slumptalsfunktion i C. Funktionen har ett
frö, <code>next</code>, som initieras till ett. Varje gång man
anropar <code>rand()</code> får man ett nytt slumptal. Slumptalet
sparas i <code>next</code> till nästa gång man vill ha ett
slumptal och används då som frö. För att initiera slumpfröet till
ett eget värde anropar man <code>srand</code> med ett frö.
</text>
<codebox>
unsigned long int next = 1;
int rand(void)
{
next = next * 1103515245 + 12345;
return (unsigned int)(next/65536) % 32768;
}
void srand(unsigned int seed)
{
next = seed;
}
</codebox>
<subtopic>Ett slumpmässigt frö</subtopic>
<text>
I vissa sammanhang är det önskvärt med slumptal som följer samma
mönster gång på gång. Till exempel om man vill simulera eller
testköra ett system med slumpmässiga parametrar flera gånger och
vara säker på att de slumpmässiga parametrarna är de samma varje
gång. I andra fall är det inte lika roligt med deterministiska
slumpföljder. I spel och liknande applikationer brukar man inte
vilja att samma slumpföljd upprepas varje gång man spelar. Då
räcker det inte med en formel som givet ett frö räknar ut nästa
slumptal, man måste även se till att ha ett tillräckligt
slumpmässigt frö.
</text>
<text>
Det enklaste att ta till i en dator där sannolikheten är mycket
liten att man får samma svar från gång till gång, är
systemklockan. Det är därför mycket vanligt att datorns klocka
används som frö vid slumptalsgenerering. Detta är fallet i till
exempel Java. När ett nytt Random-objekt skapas hämtar systemet
ett frö från klockan som används till framtida slumptal i
objektet. I C finns ingen färdig konstruktion för att skapa en ny
slumpföljd med ickedeterministiskt frö, men det är mycket enkelt
att göra detta själv med hjälp av systemklockan:
<code>srand(time(NULL));</code> Exempel på hur detta kan
användas finns på <a href="source.php">Kodsidan</a>.
</text>
<subtopic>Äkta slumptal</subtopic>
<text>
Det finns många olika sätt att beräkna pseudoslumptal. Den
vanligaste metoden, som finns inbyggd i många programmeringsspråk
(till exempel de vanligaste implementationerna av C och Java), är
beskriven här. Söker ni efter saker som 'pseudo random number
generator' med någon lämplig <a
href="http://www.google.com">sökmotor</a> hittar ni fler. Är man
i desperat behov av äkta slumptal måste man gå utanför datorn för
att hämta inspiration. Exempel på detta finns hos <a
href="http://www.random.org/">random.org</a> som använder sig av
atmosfäriska störningar från radio för att skapa slumptal, eller
<a href="http://www.fourmilab.ch/hotbits/">HotBits</a> som har en
radioaktiv kärna för att skapa slumptal. En annan intressant metod
används av <a href="http://www.lavarand.org/">LavaRand</a>. Där är
det lavalampor som står för slumpen. (Väl värt en titt!)
</text>
<text>
Som ni märker så är det inte alltid helt lätt att skapa sig en
äkta slump i en deterministisk värld.
</text>
</article>
| 
