git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/mersenne.cpp

   1 /*
   2    A C-program for MT19937, with initialization improved 2002/1/26.
   3    Coded by Takuji Nishimura and Makoto Matsumoto.
   4
   5    Before using, initialize the state by using init_genrand(seed)
   6    or init_by_array(init_key, key_length).
   7
   8    Copyright (C) 1997 - 2002, Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura,
   9    All rights reserved.
  10
  11    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12    modification, are permitted provided that the following conditions
  13    are met:
  14
  15      1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16         notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17
  18      2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19         notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20         documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21
  22      3. The names of its contributors may not be used to endorse or promote
  23         products derived from this software without specific prior written
  24         permission.
  25
  26    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  27    "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  28    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  29    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
  30    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
  31    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  32    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  33    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  34    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  35    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  36    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  37
  38
  39    Any feedback is very welcome.
  40    http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html
  41    email: m-mat @ math.sci.hiroshima-u.ac.jp (remove space)
  42 */
  43
  44 #include "mersenne.h"
  45
  46 namespace {
  47
  48   // Period parameters
  49   const int N = 624;
  50   const int M = 397;
  51   const unsigned long MATRIX_A   = 0x9908b0dfUL; // Constant vector a
  52   const unsigned long UPPER_MASK = 0x80000000UL; // Most significant w-r bits
  53   const unsigned long LOWER_MASK = 0x7fffffffUL; // Least significant r bits
  54
  55   unsigned long mt[N]; // The array for the state vector
  56   int mti = N + 1;     // mti == N+1 means mt[N] is not initialized
  57
  58   // Initializes mt[N] with a seed
  59   void init_genrand(unsigned long s) {
  60
  61       mt[0]= s & 0xffffffffUL;
  62       for (mti = 1; mti < N; mti++)
  63       {
  64           // See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier.
  65           // In the previous versions, MSBs of the seed affect
  66           // only MSBs of the array mt[].
  67           // 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto
  68           mt[mti] = 1812433253UL * (mt[mti-1] ^ (mt[mti-1] >> 30)) + mti;
  69           mt[mti] &= 0xffffffffUL; // For > 32 bit machines
  70       }
  71   }
  72
  73   // Initialize by an array with array-length
  74   // init_key is the array for initializing keys
  75   // key_length is its length
  76   // slight change for C++, 2004/2/26
  77   void init_by_array(unsigned long init_key[], int key_length) {
  78
  79       int i = 1;
  80       int j = 0;
  81       int k = (N > key_length ? N : key_length);
  82
  83       init_genrand(19650218UL);
  84
  85       for ( ; k; k--)
  86       {
  87           mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1664525UL)) + init_key[j] + j; // Non linear
  88           mt[i] &= 0xffffffffUL; // For WORDSIZE > 32 machines
  89           i++; j++;
  90           if (i >= N)
  91           {
  92               mt[0] = mt[N-1];
  93               i = 1;
  94           }
  95           if (j >= key_length)
  96               j = 0;
  97       }
  98       for (k = N-1; k; k--)
  99       {
 100           mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1566083941UL)) - i; // Non linear
 101           mt[i] &= 0xffffffffUL; // For WORDSIZE > 32 machines
 102           i++;
 103           if (i >= N)
 104           {
 105               mt[0] = mt[N-1];
 106               i = 1;
 107           }
 108       }
 109       mt[0] = 0x80000000UL; // MSB is 1; assuring non-zero initial array
 110   }
 111
 112 } // namespace
 113
 114
 115 // Generates a random number on [0,0xffffffff]-interval
 116 uint32_t genrand_int32() {
 117
 118   unsigned long y;
 119   static unsigned long mag01[2] = {0x0UL, MATRIX_A};
 120   /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */
 121
 122   // Generate N words at one time
 123   if (mti >= N)
 124   {
 125       int kk;
 126
 127       if (mti == N+1)           // If init_genrand() has not been called,
 128           init_genrand(5489UL); // a default initial seed is used.
 129
 130       for (kk = 0; kk < N-M; kk++)
 131       {
 132           y = (mt[kk] & UPPER_MASK) | (mt[kk+1] & LOWER_MASK);
 133           mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 134       }
 135       for ( ; kk < N-1; kk++)
 136       {
 137           y = (mt[kk] & UPPER_MASK) | (mt[kk+1] & LOWER_MASK);
 138           mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 139       }
 140       y = (mt[N-1] & UPPER_MASK) | (mt[0] & LOWER_MASK);
 141       mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
 142       mti = 0;
 143   }
 144
 145   y = mt[mti++];
 146
 147   // Tempering
 148   y ^= (y >> 11);
 149   y ^= (y <<  7) & 0x9d2c5680UL;
 150   y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
 151   y ^= (y >> 18);
 152
 153   return y;
 154 }
 155
 156 uint64_t genrand_int64() {
 157
 158   uint64_t x, y;
 159
 160   x = genrand_int32();
 161   y = genrand_int32();
 162   return (x << 32) | y;
 163 }
 164
 165 void init_mersenne() {
 166
 167   unsigned long init[4] = {0x123, 0x234, 0x345, 0x456};
 168   unsigned long length = 4;
 169
 170   init_by_array(init, length);
 171 }