third-party/mruby/mrbgems/mruby-random/src/mt19937ar.c

   1 /*
   2 ** mt19937ar.c - MT Random functions
   3 **
   4 ** Copyright (C) 1997 - 2016, Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura,
   5 ** All rights reserved.
   6 **
   7 ** Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
   8 ** a copy of this software and associated documentation files (the
   9 ** "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  10 ** without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  11 ** distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  12 ** permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  13 ** the following conditions:
  14 **
  15 ** The above copyright notice and this permission notice shall be
  16 ** included in all copies or substantial portions of the Software.
  17 **
  18 ** THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  19 ** EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  20 ** MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.
  21 ** IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY
  22 ** CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
  23 ** TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE
  24 ** SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  25 **
  26 ** [ MIT license: http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php ]
  27 **
  28 ** Any feedback is very welcome.
  29 ** http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html
  30 ** email: m-mat @ math.sci.hiroshima-u.ac.jp (remove space)
  31 **
  32 ** This version is modified by mruby developers. If you see any problem,
  33 ** contact us first at https://github.com/mruby/mruby/issues
  34 */
  35
  36 #include <mruby.h>
  37 #include "mt19937ar.h"
  38
  39 /* Period parameters */
  40 /* #define N 624 */
  41 #define M 397
  42 #define MATRIX_A 0x9908b0dfUL   /* constant vector a */
  43 #define UPPER_MASK 0x80000000UL /* most significant w-r bits */
  44 #define LOWER_MASK 0x7fffffffUL /* least significant r bits */
  45
  46 #if 0 /* dead_code */
  47 static unsigned long mt[N]; /* the array for the state vector  */
  48 static int mti=N+1; /* mti==N+1 means mt[N] is not initialized */
  49 #endif /* dead_code */
  50
  51 void mrb_random_init_genrand(mt_state *t, unsigned long s)
  52 {
  53     t->mt[0]= s & 0xffffffffUL;
  54     for (t->mti=1; t->mti<N; t->mti++) {
  55         t->mt[t->mti] = (1812433253UL * (t->mt[t->mti-1] ^ (t->mt[t->mti-1] >> 30)) + t->mti);
  56         t->mt[t->mti] &= 0xffffffffUL;
  57     }
  58 }
  59
  60 unsigned long mrb_random_genrand_int32(mt_state *t)
  61 {
  62     unsigned long y;
  63     static const unsigned long mag01[2]={0x0UL, MATRIX_A};
  64     /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */
  65
  66     if (t->mti >= N) { /* generate N words at one time */
  67         int kk;
  68
  69         if (t->mti == N+1)   /* if init_genrand() has not been called, */
  70             mrb_random_init_genrand(t, 5489UL); /* a default initial seed is used */
  71
  72         for (kk=0;kk<N-M;kk++) {
  73             y = (t->mt[kk]&UPPER_MASK)|(t->mt[kk+1]&LOWER_MASK);
  74             t->mt[kk] = t->mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
  75         }
  76         for (;kk<N-1;kk++) {
  77             y = (t->mt[kk]&UPPER_MASK)|(t->mt[kk+1]&LOWER_MASK);
  78             t->mt[kk] = t->mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
  79         }
  80         y = (t->mt[N-1]&UPPER_MASK)|(t->mt[0]&LOWER_MASK);
  81         t->mt[N-1] = t->mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
  82
  83         t->mti = 0;
  84     }
  85
  86     y = t->mt[t->mti++];
  87
  88     /* Tempering */
  89     y ^= (y >> 11);
  90     y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
  91     y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
  92     y ^= (y >> 18);
  93
  94     t->gen.int_ = y;
  95
  96     return y;
  97 }
  98
  99 double mrb_random_genrand_real1(mt_state *t)
 100 {
 101     mrb_random_genrand_int32(t);
 102     t->gen.double_ =  t->gen.int_*(1.0/4294967295.0);
 103     return t->gen.double_;
 104     /* divided by 2^32-1 */
 105 }
 106
 107 #if 0 /* dead_code */
 108 /* initializes mt[N] with a seed */
 109 void init_genrand(unsigned long s)
 110 {
 111     mt[0]= s & 0xffffffffUL;
 112     for (mti=1; mti<N; mti++) {
 113         mt[mti] = (1812433253UL * (mt[mti-1] ^ (mt[mti-1] >> 30)) + mti);
 114         /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */
 115         /* In the previous versions, MSBs of the seed affect   */
 116         /* only MSBs of the array mt[].                        */
 117         /* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto             */
 118         mt[mti] &= 0xffffffffUL;
 119         /* for >32 bit machines */
 120     }
 121 }
 122
 123 /* initialize by an array with array-length */
 124 /* init_key is the array for initializing keys */
 125 /* key_length is its length */
 126 /* slight change for C++, 2004/2/26 */
 127 void init_by_array(unsigned long init_key[], int key_length)
 128 {
 129     int i, j, k;
 130     init_genrand(19650218UL);
 131     i=1; j=0;
 132     k = (N>key_length ? N : key_length);
 133     for (; k; k--) {
 134         mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1664525UL))
 135           + init_key[j] + j; /* non linear */
 136         mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
 137         i++; j++;
 138         if (i>=N) { mt[0] = mt[N-1]; i=1; }
 139         if (j>=key_length) j=0;
 140     }
 141     for (k=N-1; k; k--) {
 142         mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1566083941UL))
 143           - i; /* non linear */
 144         mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
 145         i++;
 146         if (i>=N) { mt[0] = mt[N-1]; i=1; }
 147     }
 148
 149     mt[0] = 0x80000000UL; /* MSB is 1; assuring non-zero initial array */
 150 }
 151
 152 /* generates a random number on [0,0xffffffff]-interval */
 153 unsigned long genrand_int32(void)
 154 {
 155     unsigned long y;
 156     static const unsigned long mag01[2]={0x0UL, MATRIX_A};
 157     /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */
 158
 159     if (mti >= N) { /* generate N words at one time */
 160         int kk;
 161
 162         if (mti == N+1)   /* if init_genrand() has not been called, */
 163             init_genrand(5489UL); /* a default initial seed is used */
 164
 165         for (kk=0;kk<N-M;kk++) {
 166             y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
 167             mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 168         }
 169         for (;kk<N-1;kk++) {
 170             y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
 171             mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 172         }
 173         y = (mt[N-1]&UPPER_MASK)|(mt[0]&LOWER_MASK);
 174         mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 175
 176         mti = 0;
 177     }
 178
 179     y = mt[mti++];
 180
 181     /* Tempering */
 182     y ^= (y >> 11);
 183     y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
 184     y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
 185     y ^= (y >> 18);
 186
 187     return y;
 188 }
 189
 190 /* generates a random number on [0,0x7fffffff]-interval */
 191 long genrand_int31(void)
 192 {
 193     return (long)(genrand_int32()>>1);
 194 }
 195
 196 /* generates a random number on [0,1]-real-interval */
 197 double genrand_real1(void)
 198 {
 199     return genrand_int32()*(1.0/4294967295.0);
 200     /* divided by 2^32-1 */
 201 }
 202
 203 /* generates a random number on [0,1)-real-interval */
 204 double genrand_real2(void)
 205 {
 206     return genrand_int32()*(1.0/4294967296.0);
 207     /* divided by 2^32 */
 208 }
 209
 210 /* generates a random number on (0,1)-real-interval */
 211 double genrand_real3(void)
 212 {
 213     return (((double)genrand_int32()) + 0.5)*(1.0/4294967296.0);
 214     /* divided by 2^32 */
 215 }
 216
 217 /* generates a random number on [0,1) with 53-bit resolution*/
 218 double genrand_res53(void)
 219 {
 220     unsigned long a=genrand_int32()>>5, b=genrand_int32()>>6;
 221     return(a*67108864.0+b)*(1.0/9007199254740992.0);
 222 }
 223 /* These real versions are due to Isaku Wada, 2002/01/09 added */
 224 #endif /* dead_code */