Abschnitt: 3.4 Gleichverteilte Zufallsgröße
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Multiplicative Congruental Generator

Das am häufigsten angewandte Verfahren zur Erzeugung einer Folge 〈xν〉 mit gleichverteilten Werten zwischen 0 und 1 benutzt die lineare Kongruenz. Das Prinzip wird hier nur stichpunktartig angegeben:
(1)  Diese Pseudozufallsgeneratoren basieren auf der sukzessiven Manipulation einer Integervariablen k. Geschieht die Zahlendarstellung im Rechner mit L Bit, so kann diese Variable bei geeigneter Behandlung des Vorzeichenbits alle Werte zwischen 1 und 2L − 1 jeweils genau einmal annehmen.
(2)  Die hieraus abgeleitete Zufallsgröße
ist demnach ebenfalls diskret (mit Stufenzahl M = 2L– 1). Ist die Bitanzahl L hinreichend groß, so ist der Abstand Δx = 1/(2L– 1) zwischen zwei möglichen Werten sehr klein, und man kann x im Rahmen der Simulationsgenauigkeit durchaus als eine kontinuierliche Zufallsgröße interpretieren.
(3)  Die rekursive Generierungsvorschrift eines sog. Multiplicative Congruential Generators lautet:
(4)  Die statistischen Eigenschaften der Folge hängen entscheidend von den Parametern a und m ab. Der Startwert k0 hat für die Statistik eine eher untergeordnete Bedeutung.
(5)  Die besten Ergebnisse erzielt man mit der Basis m =2l–1, wobei l eine beliebige natürliche Zahl angibt. Weit verbreitet ist bei heutigen Rechnern mit 32 Bit-Architektur und einem Vorzeichenbit die Basis m = 231–1 = 2 147 483 647. Ein entsprechender Algorithmus lautet:
(6)  Für einen solchen Generator ist nur der Startwert k0 = 0 nicht erlaubt. Für alle anderen Startwerte beträgt die Periodendauer P = 231 − 2.
Dieser Algorithmus kann auf einem 32 Bit-Rechner nicht direkt implementiert werden, da das Ergebnis der Multiplikation bis zu 46 Bit beansprucht. Er kann aber so abgewandelt werden, dass zu keinem Zeitpunkt der Berechnung der Integerzahlenbereich eines 32 Bit-Rechners überschritten wird. Das so modifizierte C-Programm uniform( ) ist nachfolgend angegeben.

 
 

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