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package random
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import (
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"math/rand"
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"time"
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)
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// RandomXS128 实现 xorshift128+ 伪随机数生成器
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type RandomXS128 struct {
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seed0 uint64 // 内部状态前半部分
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seed1 uint64 // 内部状态后半部分
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}
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// 归一化常数
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const (
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normDouble = 1.0 / (1 << 53)
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normFloat = 1.0 / (1 << 24)
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)
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// NewRandomXS128 创建一个新的随机数生成器，自动生成初始种子
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func NewRandomXS128() *RandomXS128 {
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// 用系统随机数初始化种子（模拟 Java 中 new Random().nextLong() 的行为）
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// 实际使用中可替换为更安全的种子源（如 crypto/rand）
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source := rand.NewSource(time.Now().UnixNano()) // 基于时间的种子源
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r := rand.New(source) // 用种子源创建 Rand 实例
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seed := uint64(r.Int())<<32 | uint64(r.Int())
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return NewRandomXS128WithSeed(seed)
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}
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// NewRandomXS128WithSeed 用单个 uint64 种子创建生成器
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func NewRandomXS128WithSeed(seed uint64) *RandomXS128 {
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seed0 := murmurHash3(seed)
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seed1 := murmurHash3(seed0)
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return &RandomXS128{seed0: seed0, seed1: seed1}
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}
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// NewRandomXS128WithTwoSeeds 用两个 uint64 种子直接设置状态
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func NewRandomXS128WithTwoSeeds(seed0, seed1 uint64) *RandomXS128 {
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return &RandomXS128{seed0: seed0, seed1: seed1}
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}
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// NextLong 生成下一个 64 位随机整数
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func (r *RandomXS128) NextLong() uint64 {
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s1 := r.seed0
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s0 := r.seed1
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r.seed0 = s0
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s1 ^= s1 << 23
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r.seed1 = s1 ^ s0 ^ (s1 >> 17) ^ (s0 >> 26)
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return r.seed1 + s0
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}
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// NextInt 生成下一个 32 位随机整数
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func (r *RandomXS128) NextInt() int {
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return int(r.NextLong() & 0xFFFFFFFF)
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}
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// NextIntN 生成 [0, n) 范围内的随机整数
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func (r *RandomXS128) NextIntN(n int) int {
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if n <= 0 {
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panic("n must be positive")
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}
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for {
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bits := int(r.NextLong() >> 1)
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value := int(bits % n)
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if bits-value+n-1 >= 0 {
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return value
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}
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}
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}
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// NextLongN 生成 [0, n) 范围内的随机 64 位整数
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func (r *RandomXS128) NextLongN(n uint64) uint64 {
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||
if n <= 0 {
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||
panic("n must be positive")
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||
}
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for {
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bits := r.NextLong() >> 1
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value := bits % n
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if bits-value+(n-1) >= 0 {
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return value
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}
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}
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}
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// NextDouble 生成 [0.0, 1.0) 范围内的随机浮点数
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func (r *RandomXS128) NextDouble() float64 {
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return float64(r.NextLong()>>11) * normDouble
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}
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// NextFloat 生成 [0.0, 1.0) 范围内的随机单精度浮点数
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func (r *RandomXS128) NextFloat() float32 {
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return float32(float64(r.NextLong()>>40) * normFloat)
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}
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// NextBoolean 生成随机布尔值
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func (r *RandomXS128) NextBoolean() bool {
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return (r.NextLong() & 1) != 0
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}
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// NextBytes 填充字节数组为随机字节
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func (r *RandomXS128) NextBytes(b []byte) {
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i := len(b)
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for i > 0 {
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n := i
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if n > 8 {
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n = 8
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}
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bits := r.NextLong()
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for j := 0; j < n; j++ {
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b[i-1-j] = byte(bits >> (8 * j))
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}
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i -= n
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}
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}
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// SetSeed 用单个种子重置生成器状态
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func (r *RandomXS128) SetSeed(seed uint64) {
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seed0 := murmurHash3(seed)
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r.seed0 = seed0
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r.seed1 = murmurHash3(seed0)
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}
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// SetState 直接设置内部状态
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func (r *RandomXS128) SetState(seed0, seed1 uint64) {
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r.seed0 = seed0
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r.seed1 = seed1
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}
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// GetState 获取内部状态
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func (r *RandomXS128) GetState() (seed0, seed1 uint64) {
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return r.seed0, r.seed1
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}
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// murmurHash3 用于种子扩展的哈希函数
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func murmurHash3(x uint64) uint64 {
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x ^= x >> 33
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x *= 0xff51afd7ed558ccd
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x ^= x >> 33
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x *= 0xc4ceb9fe1a85ec53
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x ^= x >> 33
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return x
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}
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