basis/random/random.factor

   1 ! Copyright (C) 2008 Doug Coleman.
   2 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
   3 USING: accessors alien.c-types assocs byte-arrays byte-vectors
   4 combinators fry io.backend io.binary kernel locals math
   5 math.bitwise math.constants math.functions math.ranges
   6 namespaces sequences sets summary system vocabs.loader ;
   7 IN: random
   8
   9 SYMBOL: system-random-generator
  10 SYMBOL: secure-random-generator
  11 SYMBOL: random-generator
  12
  13 GENERIC# seed-random 1 ( tuple seed -- tuple' )
  14 GENERIC: random-32* ( tuple -- r )
  15 GENERIC: random-bytes* ( n tuple -- byte-array )
  16
  17 M: object random-bytes* ( n tuple -- byte-array )
  18     [ [ <byte-vector> ] keep 4 /mod ] dip
  19     [ pick '[ _ random-32* 4 >le _ push-all ] times ]
  20     [
  21         over zero?
  22         [ 2drop ] [ random-32* 4 >le swap head append! ] if
  23     ] bi-curry bi* ;
  24
  25 M: object random-32* ( tuple -- r ) 4 swap random-bytes* le> ;
  26
  27 ERROR: no-random-number-generator ;
  28
  29 M: no-random-number-generator summary
  30     drop "Random number generator is not defined." ;
  31
  32 M: f random-bytes* ( n obj -- * ) no-random-number-generator ;
  33
  34 M: f random-32* ( obj -- * ) no-random-number-generator ;
  35
  36 : random-bytes ( n -- byte-array )
  37     random-generator get random-bytes* ;
  38
  39 <PRIVATE
  40
  41 : random-integer ( n -- n' )
  42     dup log2 7 + 8 /i 1 +
  43     [ random-bytes >byte-array byte-array>bignum ]
  44     [ 3 shift 2^ ] bi / * >integer ;
  45
  46 PRIVATE>
  47
  48 : random-bits ( numbits -- r ) 2^ random-integer ;
  49
  50 : random-bits* ( numbits -- n )
  51     1 - [ random-bits ] keep set-bit ;
  52
  53 : random ( seq -- elt )
  54     [ f ] [
  55         [ length random-integer ] keep nth
  56     ] if-empty ;
  57
  58 : random-32 ( -- n ) random-generator get random-32* ;
  59
  60 : randomize ( seq -- seq )
  61     dup length [ dup 1 > ]
  62     [ [ iota random ] [ 1 - ] bi [ pick exchange ] keep ]
  63     while drop ;
  64
  65 ERROR: too-many-samples seq n ;
  66
  67 <PRIVATE
  68
  69 :: next-sample ( length n seq hashtable -- elt )
  70     n hashtable key? [
  71         length n 1 + length mod seq hashtable next-sample
  72     ] [
  73         n hashtable conjoin
  74         n seq nth
  75     ] if ;
  76
  77 PRIVATE>
  78
  79 : sample ( seq n -- seq' )
  80     2dup [ length ] dip < [ too-many-samples ] when
  81     swap [ length ] [ ] bi H{ } clone
  82     '[ _ dup random _ _ next-sample ] replicate ;
  83
  84 : delete-random ( seq -- elt )
  85     [ length random-integer ] keep [ nth ] 2keep remove-nth! drop ;
  86
  87 : with-random ( tuple quot -- )
  88     random-generator swap with-variable ; inline
  89
  90 : with-system-random ( quot -- )
  91     system-random-generator get swap with-random ; inline
  92
  93 : with-secure-random ( quot -- )
  94     secure-random-generator get swap with-random ; inline
  95
  96 : uniform-random-float ( min max -- n )
  97     4 random-bytes underlying>> *uint >float
  98     4 random-bytes underlying>> *uint >float
  99     2.0 32 ^ * +
 100     [ over - 2.0 -64 ^ * ] dip
 101     * + ; inline
 102
 103 : normal-random-float ( mean sigma -- n )
 104     0.0 1.0 uniform-random-float
 105     0.0 1.0 uniform-random-float
 106     [ 2 pi * * cos ]
 107     [ 1.0 swap - log -2.0 * sqrt ]
 108     bi* * * + ;
 109
 110 {
 111     { [ os windows? ] [ "random.windows" require ] }
 112     { [ os unix? ] [ "random.unix" require ] }
 113 } cond
 114
 115 "random.mersenne-twister" require