为什么我的C代码只生成每三个随机数？

Question

我试图模拟蠕虫在由100,000台计算机组成的网络中的传播。模拟本身非常简单，我不需要任何帮助，除了由于某种原因，我只得到每三个随机数。

只有索引模数小于10的计算机才能被感染，因此当1000台计算机被感染时，应该完成该程序。出于某种原因，我的程序只获得了329.当我降低目标数并检查数组的内容时，只有每三台计算机都被更改并且它是一致的模式。例如，在阵列的末尾，只有计算机98001,98004,98007,99002,99005,99008被改变，即使它们之间的计算机（98002,98003等）也应该被改变。该模式一直保持到数组的开头。当我尝试将所有1000个更改时，程序进入无限循环并停留在329。

编辑：我刚刚发现如果我将NETSIZE降低到10,000并将while循环中的目标降低到100，它就不会跳过任何东西。这是否意味着该问题与舍入错误有关？比我更了解C的人必须知道答案。

谢谢。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NETSIZE 100000

double rand01();
void initNetwork();

unsigned char network[NETSIZE];
int scanrate = 3;
int infectedCount;
int scans;
int ind;
int time;



int main(void) {
    initNetwork();
    time = 0;
    infectedCount = 1;
    while (infectedCount < 1000) { //changing 1000 to 329 stops the infinite loop
        scans = infectedCount * scanrate;
        for (int j = 0; j < scans; j++) {
            ind = (int) (rand01() * NETSIZE);
            if (network[ind] == 0) {
                network[ind] = 1;
                infectedCount++;
            }
        }
        time++;
    }
    for (int k = 0; k < NETSIZE; k++) {
        if (network[k] == 1) printf("%d at %d\n", network[k], k);
    }
}
double rand01() {
    double temp;
    temp = (rand() + 0.1) / (RAND_MAX + 1.0);
    return temp;
}

void initNetwork() {
    for (int i = 0; i < NETSIZE; i++) {
        if (i % 1000 < 10) {
            network[i] = 0;
        } else  {
            network[i] = 2;
        }
    }
    network[1000] = 1;
}

在上面的代码中，我希望代码能够运行，直到1000个易受攻击的索引从0更改为1。

Answer 1

将评论转换为答案。

你系统上的RAND_MAX是什么？如果它是15位或16位值，则转换为double时可能无法获得足够好的量化。如果它是31位或更大的数字，那（可能）将不是问题。您需要调查仅使用不同种子的rand01()函数生成的值，加上乘法并转换为整数 - 只需打印结果和sort -n | uniq -c以查看结果的均匀程度。

在我的系统上，RAND_MAX只有32767.您认为这可能是我的结果可能不够精细的原因吗？既然你已经让我思考它，那么只有32,767个可能的值，我的网络数组是100,000个可能的值。这相当于我得到的1/3结果。

是的，我认为这很可能就是问题所在。您需要100,000个不同的值，但您的随机数生成器只能生成大约33,000个不同的值，这非常接近您的1：3度量标准。它还可以解释为什么当您将乘数从100,000减少到10,000时，您获得了良好的结果。

你可以尝试：

double rand01(void)
{
    assert(RAND_MAX == 32767);
    return ((rand() << 15) + rand()) / ((RAND_MAX + 1.0) * (RAND_MAX + 1.0));
}

或者你可以使用另一个随机数生成器 - 例如，POSIX定义了drand48()函数族和random()，并在需要时定义了相应的种子设置函数。

Answer 2

是的，我遇到的问题是我的系统上的RAND_MAX值只有32767，我试图有效地传播超过100,000个值，这导致大约每三个数字出现一次。

在我的辩护中，建议rand01（）函数的人拥有计算机科学博士学位，但我认为他在我们学校的主计算机上运行了这个代码，这可能具有更大的RAND_MAX值。

@JonathanLeffler值得称赞这个解决方案。