Philox 基于计数器的 RNG

类 numpy.random。Philox (种子= None , counter = None , key = None )

Philox (4x64) 伪随机数生成器的容器。

参数：

种子{None, int, array_like[ints], SeedSequence}，可选

用于初始化 的种子BitGenerator。如果没有，那么将从操作系统中提取新的、不可预测的熵。如果传递了intor array_like[ints]，则将传递它以 SeedSequence导出初始BitGenerator状态。也可能会通过一个SeedSequence实例。

计数器{None, int, array_like}，可选

在 Philox 状态下使用的计数器。可以是 [0, 2**256) 中的 Python int（在 2.x 中为 long）或 4 元素 uint64 数组。如果未提供，则 RNG 初始化为 0。

key {None, int, array_like}, 可选

在 Philox 状态下使用的钥匙。与 不同的是seed，key 中的值是直接设置的。可以是 [0, 2**128) 中的 Python int 或 2 元素 uint64 数组。键，并且seed不能同时使用。

笔记

Philox 是一种 64 位 PRNG，它使用基于较弱（但较快）版本的加密函数的基于计数器的设计[1]。使用不同键值的实例会产生独立的序列。 Philox 有一个时期\(2^{256} - 1\)并支持以增量任意推进和跳跃序列\(2^{128}\)。这些功能允许生成多个不重叠的序列。

Philox提供一个胶囊，其中包含生成双精度数以及无符号 32 和 64 位整数的函数指针。这些在 Python 中不能直接使用，必须由Generator 支持低级访问的对象或类似对象使用。

状态和种子

状态Philox向量由编码为 4 元素 uint64 数组的 256 位值和编码为 2 元素 uint64 数组的 128 位值组成。前者是一个计数器，每产生 4 个 64 位随机数就会加 1。第二个是决定产生序列的密钥。使用不同的键会产生独立的序列。

输入seed被处理以SeedSequence生成密钥。计数器设置为 0。

或者，可以省略该seed参数并直接设置key和 counter。

并行特性

在并行应用程序中使用 BitGenerator 的首选方法是使用该SeedSequence.spawn方法获取熵值，并使用这些值生成新的 BitGenerator：

>>> from numpy.random import Generator, Philox, SeedSequence
>>> sg = SeedSequence(1234)
>>> rg = [Generator(Philox(s)) for s in sg.spawn(10)]

Philox可以在并行应用程序中使用，通过调用jumped 方法来推进状态，就像\(2^{128}\)随机数已生成。或者，advance可用于使计数器前进 [0, 2**256) 中的任何正步长。使用时jumped，所有生成器应链接起来以确保片段来自相同的序列。

>>> from numpy.random import Generator, Philox
>>> bit_generator = Philox(1234)
>>> rg = []
>>> for _ in range(10):
...    rg.append(Generator(bit_generator))
...    bit_generator = bit_generator.jumped()

或者，Philox可以通过使用一系列不同的密钥在并行应用程序中使用，其中每个实例使用不同的密钥。

>>> key = 2**96 + 2**33 + 2**17 + 2**9
>>> rg = [Generator(Philox(key=key+i)) for i in range(10)]

兼容性保证

Philox保证固定的seed将始终产生相同的随机整数流。

参考

[ 1 ]

John K. Salmon、Mark A. Moraes、Ron O. Dror 和 David E. Shaw，“并行随机数：就像 1、2、3 一样简单”，高性能计算、网络、存储和存储国际会议论文集分析 (SC11)，纽约州纽约：ACM，2011 年。

例子

>>> from numpy.random import Generator, Philox
>>> rg = Generator(Philox(1234))
>>> rg.standard_normal()
0.123  # random

属性：

锁：线程.Lock

锁定共享的实例，以便同一个 git 生成器可以在多个生成器中使用，而不会破坏状态。从位生成器生成值的代码应该持有位生成器的锁。

状态

state

获取或设置 PRNG 状态

并行生成

advance（三角洲）	推进基础 RNG，就好像 Delta 抽签已经发生一样。
jumped（[跳跃]）	返回状态跳转的新位生成器

扩展

cffi	CFFI接口
ctypes	ctypes接口