¿Cuál de los motores de números aleatorios de <random> debería uno realmente usar en la práctica? std :: mt19937?

Suponga que desea utilizar las <random>instalaciones de C ++ en un programa práctico (para alguna definición de "práctico", las restricciones aquí son parte de esta pregunta). Tienes un código más o menos así:

int main(int argc, char **argv) {
    int seed = get_user_provided_seed_value(argc, argv);
    if (seed == 0) seed = std::random_device()();
    ENGINE g(seed);  // TODO: proper seeding?
    go_on_and_use(g);
}

Mi pregunta es, ¿para qué tipo debes usar ENGINE?

• Solía ​​decir siempre std::mt19937porque era rápido escribir y tenía reconocimiento de nombre. Pero en estos días parece que todos dicen que el Mersenne Twister es muy pesado y poco amigable con el caché y ni siquiera pasa todas las pruebas estadísticas que otros hacen.

• Me gustaría decirlo std::default_random_engineporque es el obvio "defecto". Pero no sé si varía de una plataforma a otra, y no sé si estadísticamente es bueno.

• Dado que todos están en una plataforma de 64 bits en estos días, ¿al menos deberíamos usar std::mt19937_64más std::mt19937?

• Me gustaría decir pcg64o xoroshiro128porque parecen respetados y ligeros, pero no existen en <random>absoluto.

• No sé nada acerca de minstd_rand, minstd_rand0, ranlux24, knuth_b, etc - sin duda que debe ser bueno para algo?

Obviamente, hay algunas restricciones en competencia aquí.

• Resistencia del motor. ( <random>no tiene PRNG criptográficamente fuertes, pero aún así, algunos de los estandarizados son "más débiles" que otros, ¿verdad?)

• sizeof el motor.

• Velocidad de su operator().

• Facilidad de siembra. mt19937es notoriamente difícil de sembrar adecuadamente porque tiene mucho estado para inicializar.

• Portabilidad entre vendedores de bibliotecas. Si un proveedor foo_engineproduce números diferentes de los de otro proveedor foo_engine, eso no es bueno para algunas aplicaciones. (Espero que esto no descarte nada excepto tal vez default_random_engine).

Sopesando todas estas restricciones lo mejor que pueda, ¿cuál diría que es la respuesta definitiva de "mejor práctica para mantenerse dentro de la biblioteca estándar"? ¿Debo seguir usando std::mt19937o qué?

C ++ Reference enumera todos los motores aleatorios actualmente proporcionados por C ++. Sin embargo, la selección de motores deja mucho que desear (por ejemplo, vea mi lista de generadores aleatorios de alta calidad ). Por ejemplo:

• default_random_engine está definida por la implementación, por lo que se desconoce si el motor tiene fallas estadísticas que puedan interesarle a la aplicación.
• linear_congruential_engineimplementa generadores lineales congruentes. Sin embargo, tienden a tener mala calidad a menos que el módulo sea primo y muy grande (al menos 64 bits). Además, no pueden admitir más semillas que su módulo.
• minstd_rand0y minstd_randadmitir solo alrededor de 2 ^ 31 semillas. knuth_benvuelve a minstd_rand0y hace una mezcla de Bays-Durham.
• mt19937y mt19937_64podría admitir muchas más semillas si se inicializaran mejor (por ejemplo, inicializando a std::seed_seqcon múltiples salidas de random_device, no solo una), pero usan aproximadamente 2500 bytes de estado.
• ranlux24y ranlux48usan aproximadamente 577 bits de estado, pero son lentos (funcionan manteniendo algunos y descartando otras salidas pseudoaleatorias).

Sin embargo, C ++ también tiene dos motores que envuelven otro motor para mejorar potencialmente sus propiedades de aleatoriedad:

• discard_block_engine descarta algunas de las salidas de un motor aleatorio dado.
• shuffle_order_engine implementa una mezcla aleatoria de Bays-Durham de un motor aleatorio dado.

Por ejemplo, es posible, por ejemplo, tener un shuffle de Bays-Durham de mt19937, ranlux24o una costumbre linear_congruential_enginecon shuffle_order_engine. Quizás el motor envuelto sea de mejor calidad que el original. Sin embargo, es difícil predecir la calidad estadística del nuevo motor sin probarlo .

Por lo tanto, en espera de tales pruebas, parece que mt19937es el motor más práctico en el estándar C ++ por ahora. Sin embargo, soy consciente de al menos una propuesta para agregar otro motor de números aleatorios a futuras versiones de C ++ (consulte el documento C ++ P2075 ).

Según C ++ de referencia , default_random_engine:

Es la selección de la implementación de la biblioteca de un generador que proporciona al menos un comportamiento aceptable del motor para un uso relativamente informal, inexperto y / o liviano.

Entonces, para un uso liviano , no necesita preocuparse por nada, sembrar default_random_enginecon Epoch Time (time(0))y eso sería lo suficientemente bueno;)