home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ io Programmo 60 / IOPROG_60.ISO / soft / c++ / gsl-1.1.1-setup.exe / {app} / src / rng / ranf.c < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2000-05-05  |  4.2 KB  |  162 lines
  1. /* rng/ranf.c
  2.  * 
  3.  * Copyright (C) 1996, 1997, 1998, 1999, 2000 James Theiler, Brian Gough
  4.  * 
  5.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  6.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  7.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at
  8.  * your option) any later version.
  9.  * 
  10.  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11.  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13.  * General Public License for more details.
  14.  * 
  15.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17.  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18.  */
  19.  
  20. #include <config.h>
  21. #include <math.h>
  22. #include <stdlib.h>
  23. #include <gsl/gsl_rng.h>
  24.  
  25. /* This is the CRAY RANF generator. The generator returns the
  26.    upper 32 bits from each term of the sequence,
  27.  
  28.    x_{n+1} = (a x_n) mod m 
  29.  
  30.    using 48-bit unsigned arithmetic, with a = 0x2875A2E7B175 and m =
  31.    2^48. The seed specifies the lower 32 bits of the initial value,
  32.    x_1, with the lowest bit set (to prevent the seed taking an even
  33.    value), and the upper 16 bits set to 0.
  34.  
  35.    There is a subtlety in the implementation of the seed. The initial
  36.    state is put one step back by multiplying by the modular inverse of
  37.    a mod m. This is done for compatibility with the original CRAY
  38.    implementation.
  39.  
  40.    Note, you can only seed the generator with integers up to 2^32,
  41.    while the CRAY uses wide integers which can cover all 2^48 states
  42.    of the generator.
  43.  
  44.    The theoretical value of x_{10001} is 141091827447341.
  45.  
  46.    The period of this generator is 2^{46}. */
  47.  
  48. static inline void ranf_advance (void *vstate);
  49. static unsigned long int ranf_get (void *vstate);
  50. static double ranf_get_double (void *vstate);
  51. static void ranf_set (void *state, unsigned long int s);
  52.  
  53. static const unsigned short int a0 = 0xB175 ;
  54. static const unsigned short int a1 = 0xA2E7 ;
  55. static const unsigned short int a2 = 0x2875 ;
  56.  
  57. typedef struct
  58.   {
  59.     unsigned short int x0, x1, x2;
  60.   }
  61. ranf_state_t;
  62.  
  63. static inline void
  64. ranf_advance (void *vstate)
  65. {
  66.   ranf_state_t *state = (ranf_state_t *) vstate;
  67.  
  68.   const unsigned long int x0 = (unsigned long int) state->x0 ;
  69.   const unsigned long int x1 = (unsigned long int) state->x1 ;
  70.   const unsigned long int x2 = (unsigned long int) state->x2 ;
  71.  
  72.   unsigned long int r ;
  73.   
  74.   r = a0 * x0 ;
  75.   state->x0 = (r & 0xFFFF) ;
  76.  
  77.   r >>= 16 ;
  78.   r += a0 * x1 + a1 * x0 ;
  79.   state->x1 = (r & 0xFFFF) ;
  80.   
  81.   r >>= 16 ;
  82.   r += a0 * x2 + a1 * x1 + a2 * x0 ;
  83.   state->x2 = (r & 0xFFFF) ;
  84. }
  85.  
  86. static unsigned long int 
  87. ranf_get (void *vstate)
  88. {
  89.   unsigned long int x1, x2;
  90.  
  91.   ranf_state_t *state = (ranf_state_t *) vstate;
  92.   ranf_advance (state) ;  
  93.  
  94.   x1 = (unsigned long int) state->x1;
  95.   x2 = (unsigned long int) state->x2;
  96.   
  97.   return (x2 << 16) + x1;
  98. }
  99.  
  100. static double
  101. ranf_get_double (void * vstate)
  102. {
  103.   ranf_state_t *state = (ranf_state_t *) vstate;
  104.  
  105.   ranf_advance (state) ; 
  106.  
  107.   return (ldexp((double) state->x2, -16)
  108.       + ldexp((double) state->x1, -32) 
  109.       + ldexp((double) state->x0, -48)) ;
  110. }
  111.  
  112. static void
  113. ranf_set (void *vstate, unsigned long int s)
  114. {
  115.   ranf_state_t *state = (ranf_state_t *) vstate;
  116.  
  117.   unsigned short int x0, x1, x2 ;
  118.   unsigned long int r ;
  119.  
  120.   unsigned long int b0 = 0xD6DD ;
  121.   unsigned long int b1 = 0xB894 ;
  122.   unsigned long int b2 = 0x5CEE ;
  123.  
  124.   if (s == 0)  /* default seed */
  125.     {
  126.       x0 = 0x9CD1 ;
  127.       x1 = 0x53FC ;
  128.       x2 = 0x9482 ;
  129.     }
  130.   else 
  131.     {
  132.       x0 = (s | 1) & 0xFFFF ;
  133.       x1 = s >> 16 & 0xFFFF ;
  134.       x2 = 0 ;
  135.     }
  136.  
  137.   r = b0 * x0 ;
  138.   state->x0 = (r & 0xFFFF) ;
  139.  
  140.   r >>= 16 ;
  141.   r += b0 * x1 + b1 * x0 ;
  142.   state->x1 = (r & 0xFFFF) ;
  143.   
  144.   r >>= 16 ;
  145.   r += b0 * x2 + b1 * x1 + b2 * x0 ;
  146.   state->x2 = (r & 0xFFFF) ;
  147.  
  148.   return;
  149. }
  150.  
  151. static const gsl_rng_type ranf_type =
  152. {"ranf",            /* name */
  153.  0xffffffffUL,            /* RAND_MAX */
  154.  0,                /* RAND_MIN */
  155.  sizeof (ranf_state_t),
  156.  &ranf_set,
  157.  &ranf_get,
  158.  &ranf_get_double
  159. };
  160.  
  161. const gsl_rng_type *gsl_rng_ranf = &ranf_type;
  162.