《不等阶组合余数随机生成之方法,原理及猜想》

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2007 年11月

 

引言: 本文作者于2006年发表了《组合余数随机生成之方法及原理》介绍了用同阶的随机数字生成器组合成同阶的随机数字生成器。本文是这一方法和理论的延伸,扩展到用不同阶的生成器组合成不同阶的组合生成器。

应用实例一: 色子是6阶的概率均匀的生成器,可以作为子生成器组合成6阶的概率均匀的组合生成器。但要模拟篮球游戏中进球概率为10,20,…, 100%的投球的运气,需要10阶的概率均匀的生成器。我们可以用多个色子来组合成10阶的生成器。根据本文的理论,色子的个数越多,组合生成器的概率分布越均匀。

本方法和理论的表述如下:(基本方法和理论参考《组合余数随机生成之方法及原理》

不等阶组合余数生成之方法: 设{Gi}(i=1,…, M, M>1) 为一组不等阶的数字生成器,G为一个由该组生成器组合成的一个组合生成器。G生成的整数是该组所有生成器生成的整数之和除以N所得的余数加上1,则G为一个N阶的数字生成器,称为M重的组合余数生成器,表示为G = C(G1, G2, …, GM)。

不等阶组合余数随机生成之概率非均匀原理: 在一般情况下,不等阶的组合余数生成器通常为概率非均匀的,即使所有子生成器为概率均匀的。

不等阶组合余数随机生成之概率均匀化原理: 设{Gi}(i=1,…, M, M>1) 为一组不等阶的数学互不相关的概率确定的数字生成器,G为其N阶的(N>1)组合余数生成器,D为G的概率均方差。设{G′i}(i=1,…, M′, M′>1) 为{Gi}(i=1,…, M, M>1)的一个子集,即{G′i} ∈ {Gi}, G′为其N阶的组合余数生成器, D′为G′的概率均方差, 则:D ≤ D′

不等阶组合余数随机生成之概率均匀化收敛之猜想: 设{Gi}(i=1,…, M, M>1) 为一组不等阶的数学互不相关的概率确定的数字生成器,G为其N阶的(N>1)组合余数生成器,D为G的概率均方差。在一定条件下,…, 当M → ∞时,D → 0.

数学证明:原理部分可以证明。猜想部分尚未能证明,所以为猜想,收敛的条件需要进一步研究。

实例验证:下表给出M=2,3,4,5个色子组合成的10阶的生成器的概率分布数值及标准差。由该表分析看出,M越大,概率分布越均匀,标准差D越小。作为一般游戏娱乐,用3到5个色子即可达到可以接受的概率均匀度。

表1. 用2,3,4,5个色子组合成的10阶的生成器之概率分布及标准差

概率p

M=2

M=3

M=4

M=5

1

0.0833

0.125

0.0887

0.1001

2

0.0556

0.125

0.0957

0.0958

3

0.0556

0.1157

0.1042

0.0932

4

0.0556

0.1019

0.1111

0.0932

5

0.0833

0.0833

0.1142

0.0958

6

0.1111

0.0741

0.1111

0.1001

7

0.1389

0.0741

0.1042

0.1042

8

0.1667

0.0833

0.0957

0.1067

9

0.1389

0.1019

0.0887

0.1067

10

0.1111

0.1157

0.0864

0.1042

标准差D

0.0397

0.0201

0.0103

0.0053

 

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