git.pond.sub.org Git - empserver/blob - src/lib/gen/mt19937ar.c

   1 /*
   2    A C-program for MT19937, with initialization improved 2002/1/26.
   3    Coded by Takuji Nishimura and Makoto Matsumoto.
   4
   5    Before using, initialize the state by using init_genrand(seed)
   6    or init_by_array(init_key, key_length).
   7
   8    Copyright (C) 1997 - 2002, Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura,
   9    All rights reserved.
  10    Copyright (C) 2005, Mutsuo Saito,
  11    All rights reserved.
  12
  13    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14    modification, are permitted provided that the following conditions
  15    are met:
  16
  17      1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  18         notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  19
  20      2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  21         notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  22         documentation and/or other materials provided with the distribution.
  23
  24      3. The names of its contributors may not be used to endorse or promote
  25         products derived from this software without specific prior written
  26         permission.
  27
  28    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  29    "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  30    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  31    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
  32    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
  33    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  34    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  35    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  36    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  37    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  38    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  39
  40
  41    Any feedback is very welcome.
  42    http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html
  43    email: m-mat @ math.sci.hiroshima-u.ac.jp (remove space)
  44 */
  45
  46 #include <stdio.h>
  47 #include "mt19937ar.h"
  48
  49 /* Period parameters */
  50 #define N 624
  51 #define M 397
  52 #define MATRIX_A 0x9908b0dfUL   /* constant vector a */
  53 #define UPPER_MASK 0x80000000UL /* most significant w-r bits */
  54 #define LOWER_MASK 0x7fffffffUL /* least significant r bits */
  55
  56 static unsigned long mt[N]; /* the array for the state vector  */
  57 static int mti=N+1; /* mti==N+1 means mt[N] is not initialized */
  58
  59 /* initializes mt[N] with a seed */
  60 void init_genrand(unsigned long s)
  61 {
  62     mt[0]= s & 0xffffffffUL;
  63     for (mti=1; mti<N; mti++) {
  64         mt[mti] =
  65             (1812433253UL * (mt[mti-1] ^ (mt[mti-1] >> 30)) + mti);
  66         /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */
  67         /* In the previous versions, MSBs of the seed affect   */
  68         /* only MSBs of the array mt[].                        */
  69         /* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto             */
  70         mt[mti] &= 0xffffffffUL;
  71         /* for >32 bit machines */
  72     }
  73 }
  74
  75 /* initialize by an array with array-length */
  76 /* init_key is the array for initializing keys */
  77 /* key_length is its length */
  78 /* slight change for C++, 2004/2/26 */
  79 void init_by_array(unsigned long init_key[], int key_length)
  80 {
  81     int i, j, k;
  82     init_genrand(19650218UL);
  83     i=1; j=0;
  84     k = (N>key_length ? N : key_length);
  85     for (; k; k--) {
  86         mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1664525UL))
  87           + init_key[j] + j; /* non linear */
  88         mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
  89         i++; j++;
  90         if (i>=N) { mt[0] = mt[N-1]; i=1; }
  91         if (j>=key_length) j=0;
  92     }
  93     for (k=N-1; k; k--) {
  94         mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1566083941UL))
  95           - i; /* non linear */
  96         mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
  97         i++;
  98         if (i>=N) { mt[0] = mt[N-1]; i=1; }
  99     }
 100
 101     mt[0] = 0x80000000UL; /* MSB is 1; assuring non-zero initial array */
 102 }
 103
 104 /* generates a random number on [0,0xffffffff]-interval */
 105 unsigned long genrand_int32(void)
 106 {
 107     unsigned long y;
 108     static unsigned long mag01[2]={0x0UL, MATRIX_A};
 109     /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */
 110
 111     if (mti >= N) { /* generate N words at one time */
 112         int kk;
 113
 114         if (mti == N+1)   /* if init_genrand() has not been called, */
 115             init_genrand(5489UL); /* a default initial seed is used */
 116
 117         for (kk=0;kk<N-M;kk++) {
 118             y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
 119             mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 120         }
 121         for (;kk<N-1;kk++) {
 122             y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
 123             mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 124         }
 125         y = (mt[N-1]&UPPER_MASK)|(mt[0]&LOWER_MASK);
 126         mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 127
 128         mti = 0;
 129     }
 130
 131     y = mt[mti++];
 132
 133     /* Tempering */
 134     y ^= (y >> 11);
 135     y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
 136     y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
 137     y ^= (y >> 18);
 138
 139     return y;
 140 }
 141
 142 /* generates a random number on [0,0x7fffffff]-interval */
 143 long genrand_int31(void)
 144 {
 145     return (long)(genrand_int32()>>1);
 146 }
 147
 148 /* generates a random number on [0,1]-real-interval */
 149 double genrand_real1(void)
 150 {
 151     return genrand_int32()*(1.0/4294967295.0);
 152     /* divided by 2^32-1 */
 153 }
 154
 155 /* generates a random number on [0,1)-real-interval */
 156 double genrand_real2(void)
 157 {
 158     return genrand_int32()*(1.0/4294967296.0);
 159     /* divided by 2^32 */
 160 }
 161
 162 /* generates a random number on (0,1)-real-interval */
 163 double genrand_real3(void)
 164 {
 165     return (((double)genrand_int32()) + 0.5)*(1.0/4294967296.0);
 166     /* divided by 2^32 */
 167 }
 168
 169 /* generates a random number on [0,1) with 53-bit resolution*/
 170 double genrand_res53(void)
 171 {
 172     unsigned long a=genrand_int32()>>5, b=genrand_int32()>>6;
 173     return(a*67108864.0+b)*(1.0/9007199254740992.0);
 174 }
 175 /* These real versions are due to Isaku Wada, 2002/01/09 added */