home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ io Programmo 60 / IOPROG_60.ISO / soft / c++ / gsl-1.1.1-setup.exe / {app} / src / rng / ranlux.c < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2000-12-09  |  5.3 KB  |  223 lines

  1. /* rng/ranlux.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 <stdlib.h>
  22. #include <gsl/gsl_rng.h>
  23.  
  24. /* This is a lagged fibonacci generator with skipping developed by Luescher.
  25.    The sequence is a series of 24-bit integers, x_n, 
  26.  
  27.    x_n = d_n + b_n
  28.  
  29.    where d_n = x_{n-10} - x_{n-24} - c_{n-1}, b_n = 0 if d_n >= 0 and
  30.    b_n = 2^24 if d_n < 0, c_n = 0 if d_n >= 0 and c_n = 1 if d_n < 0,
  31.    where after 24 samples a group of p integers are "skipped", to
  32.    reduce correlations. By default p = 199, but can be increased to
  33.    365.
  34.  
  35.    The period of the generator is around 10^171. 
  36.  
  37.    From: M. Luescher, "A portable high-quality random number generator
  38.    for lattice field theory calculations", Computer Physics
  39.    Communications, 79 (1994) 100-110.
  40.  
  41.    Available on the net as hep-lat/9309020 at http://xxx.lanl.gov/
  42.  
  43.    See also,
  44.  
  45.    F. James, "RANLUX: A Fortran implementation of the high-quality
  46.    pseudo-random number generator of Luscher", Computer Physics
  47.    Communications, 79 (1994) 111-114
  48.  
  49.    Kenneth G. Hamilton, F. James, "Acceleration of RANLUX", Computer
  50.    Physics Communications, 101 (1997) 241-248
  51.  
  52.    Kenneth G. Hamilton, "Assembler RANLUX for PCs", Computer Physics
  53.    Communications, 101 (1997) 249-253  */
  54.  
  55. static inline unsigned long int ranlux_get (void *vstate);
  56. static double ranlux_get_double (void *vstate);
  57. static void ranlux_set_lux (void *state, unsigned long int s, unsigned int luxury);
  58. static void ranlux_set (void *state, unsigned long int s);
  59. static void ranlux389_set (void *state, unsigned long int s);
  60.  
  61. static const unsigned long int mask_lo = 0x00ffffffUL;    /* 2^24 - 1 */
  62. static const unsigned long int mask_hi = ~0x00ffffffUL;
  63. static const unsigned long int two24 = 16777216;    /* 2^24 */
  64.  
  65. typedef struct
  66.   {
  67.     unsigned int i;
  68.     unsigned int j;
  69.     unsigned int n;
  70.     unsigned int skip;
  71.     unsigned int carry;
  72.     unsigned long int u[24];
  73.   }
  74. ranlux_state_t;
  75.  
  76. static inline unsigned long int increment_state (ranlux_state_t * state);
  77.  
  78. static inline unsigned long int
  79. increment_state (ranlux_state_t * state)
  80. {
  81.   unsigned int i = state->i;
  82.   unsigned int j = state->j;
  83.   long int delta = state->u[j] - state->u[i] - state->carry;
  84.  
  85.   if (delta & mask_hi)
  86.     {
  87.       state->carry = 1;
  88.       delta &= mask_lo;
  89.     }
  90.   else
  91.     {
  92.       state->carry = 0;
  93.     }
  94.  
  95.   state->u[i] = delta;
  96.  
  97.   if (i == 0)
  98.     {
  99.       i = 23;
  100.     }
  101.   else
  102.     {
  103.       i--;
  104.     }
  105.  
  106.   state->i = i;
  107.  
  108.   if (j == 0)
  109.     {
  110.       j = 23;
  111.     }
  112.   else
  113.     {
  114.       j--;
  115.     }
  116.  
  117.   state->j = j;
  118.  
  119.   return delta;
  120. }
  121.  
  122. static inline unsigned long int
  123. ranlux_get (void *vstate)
  124. {
  125.   ranlux_state_t *state = (ranlux_state_t *) vstate;
  126.   const unsigned int skip = state->skip;
  127.   unsigned long int r = increment_state (state);
  128.  
  129.   state->n++;
  130.  
  131.   if (state->n == 24)
  132.     {
  133.       unsigned int i;
  134.       state->n = 0;
  135.       for (i = 0; i < skip; i++)
  136.     increment_state (state);
  137.     }
  138.  
  139.   return r;
  140. }
  141.  
  142. static double
  143. ranlux_get_double (void *vstate)
  144. {
  145.   return ranlux_get (vstate) / 16777216.0;
  146. }
  147.  
  148. static void
  149. ranlux_set_lux (void *vstate, unsigned long int s, unsigned int luxury)
  150. {
  151.   ranlux_state_t *state = (ranlux_state_t *) vstate;
  152.   int i;
  153.  
  154.   long int seed;
  155.  
  156.   if (s == 0)
  157.     s = 314159265;    /* default seed is 314159265 */
  158.  
  159.   seed = s;
  160.  
  161.   /* This is the initialization algorithm of F. James, widely in use
  162.      for RANLUX. */
  163.  
  164.   for (i = 0; i < 24; i++)
  165.     {
  166.       unsigned long int k = seed / 53668;
  167.       seed = 40014 * (seed - k * 53668) - k * 12211;
  168.       if (seed < 0)
  169.     {
  170.       seed += 2147483563;
  171.     }
  172.       state->u[i] = seed % two24;
  173.     }
  174.  
  175.   state->i = 23;
  176.   state->j = 9;
  177.   state->n = 0;
  178.   state->skip = luxury - 24;
  179.  
  180.   if (state->u[23] & mask_hi)
  181.     {
  182.       state->carry = 1;
  183.     }
  184.   else
  185.     {
  186.       state->carry = 0;
  187.     }
  188. }
  189.  
  190. static void
  191. ranlux_set (void *vstate, unsigned long int s)
  192. {
  193.   ranlux_set_lux (vstate, s, 223);
  194. }
  195.  
  196. static void
  197. ranlux389_set (void *vstate, unsigned long int s)
  198. {
  199.   ranlux_set_lux (vstate, s, 389);
  200. }
  201.  
  202.  
  203. static const gsl_rng_type ranlux_type =
  204. {"ranlux",            /* name */
  205.  0x00ffffffUL,            /* RAND_MAX */
  206.  0,                /* RAND_MIN */
  207.  sizeof (ranlux_state_t),
  208.  &ranlux_set,
  209.  &ranlux_get,
  210.  &ranlux_get_double};
  211.  
  212. static const gsl_rng_type ranlux389_type =
  213. {"ranlux389",            /* name */
  214.  0x00ffffffUL,            /* RAND_MAX */
  215.  0,                /* RAND_MIN */
  216.  sizeof (ranlux_state_t),
  217.  &ranlux389_set,
  218.  &ranlux_get,
  219.  &ranlux_get_double};
  220.  
  221. const gsl_rng_type *gsl_rng_ranlux = &ranlux_type;
  222. const gsl_rng_type *gsl_rng_ranlux389 = &ranlux389_type;
  223.