Zipf 분포의 데이터를 빠르게 생성하는 소스 코드

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327

//==================================================== file = genzipf.c ===== //=  Program to generate Zipf (power law) distributed random variables      = //=========================================================================== //=  Notes: 1) Writes to a user specified output file                       = //=         2) Generates user specified number of values                    = //=         3) Run times is same as an empirical distribution generator     = //=         4) Implements p(i) = C/i^alpha for i = 1 to N where C is the    = //=            normalization constant (i.e., sum of p(i) = 1).              = //=-------------------------------------------------------------------------= //= Example user input:                                                     = //=                                                                         = //=   ---------------------------------------- genzipf.c -----              = //=   -     Program to generate Zipf random variables        -              = //=   --------------------------------------------------------              = //=   Output file name ===================================> output.dat      = //=   Random number seed =================================> 1               = //=   Alpha vlaue ========================================> 1.0             = //=   N value ============================================> 1000            = //=   Number of values to generate =======================> 5               = //=   --------------------------------------------------------              = //=   -  Generating samples to file                          -              = //=   --------------------------------------------------------              = //=   --------------------------------------------------------              = //=   -  Done!                                                              = //=   --------------------------------------------------------              = //=-------------------------------------------------------------------------= //= Example output file ("output.dat" for above):                           = //=                                                                         = //=   1                                                                     = //=   1                                                                     = //=   161                                                                   = //=   17                                                                    = //=   30                                                                    = //=-------------------------------------------------------------------------= //=  Build: bcc32 genzipf.c                                                 = //=-------------------------------------------------------------------------= //=  Execute: genzipf                                                       = //=-------------------------------------------------------------------------= //=  Author: Kenneth J. Christensen                                         = //=          University of South Florida                                    = //=          WWW: http://www.csee.usf.edu/~christen                         = //=          Email: christen@csee.usf.edu                                   = //=-------------------------------------------------------------------------= //=  History: KJC (11/16/03) - Genesis (from genexp.c)                      = //=========================================================================== //----- Include files ------------------------------------------------------- #include <assert.h>             // Needed for assert() macro #include <stdio.h>              // Needed for printf() #include <stdlib.h>             // Needed for exit() and ato*() #include <math.h>               // Needed for pow() #include <iostream> #include <thread>   using namespace std;   //----- Constants ----------------------------------------------------------- #define  FALSE          0       // Boolean false #define  TRUE           1       // Boolean true   //----- Function prototypes ------------------------------------------------- int      zipf(double alpha, int n, int thrNum);  // Returns a Zipf random variable double   rand_val(int seed);         // Jain's RNG   #define N 80000000 #define T 4 #define STKSIZE N   int* arr = NULL;   int top = 0; int stack[STKSIZE];   static int first[T] = { TRUE, };      // Static first time flag static double c[T] = { 0, };          // Normalization constant     void init_stack() {  top = 0; }   void push(int i) {  if (top < STKSIZE)   stack[top++] = i;  else {   printf("stack full\n");   exit(0);   return;  } }   int pop() {  if (top != 0)   return stack[--top];  else   return 0; }   int isStackEmpty() {  if (top != 0)   return 0;  else   return 1; }   void quickSort() {  int p, t;  int i, j;  int l, r;  init_stack();  l = 0;  r = N - 1;  push(r);  push(l);  while (!isStackEmpty()) {   l = pop();   r = pop();   if (r - l > 0) {    p = arr[r];    i = l - 1;    j = r;    while (1) {     while (arr[++i] < p);     while (arr[--j] > p);     if (i >= j)      break;     t = arr[i];     arr[i] = arr[j];     arr[j] = t;    }      t = arr[i];    arr[i] = arr[r];    arr[r] = t;    push(r);    push(i + 1);    push(i - 1);    push(l);   }  } }   void threadZipf(double alpha, double n, int nrData, int* arr, int thrNum) {  for (int i = 0; i < nrData; i++)  {   arr[i] = zipf(alpha, n, thrNum);  } }   //===== Main program ======================================================== void main(void) {  FILE   *fp;                   // File pointer to output file  char   file_name[256];        // Output file name string  char   temp_string[256];      // Temporary string variable  double alpha;                 // Alpha parameter  double n;                     // N parameter           //int    num_values;            // Number of values  int    zipf_rv;               // Zipf random variable  int    i;                     // Loop counter    arr = (int*)malloc(sizeof(int)*N);  for (int i = 0; i < T; i++) {   first[i] = TRUE;   c[i] = 0;  }             // Output banner  printf("---------------------------------------- genzipf.c ----- \n");  printf("-     Program to generate Zipf random variables        - \n");  printf("-------------------------------------------------------- \n");    // Prompt for output filename and then create/open the file  printf("Output file name ===================================> ");  scanf("%s", file_name);    // Prompt for random number seed and then use it  printf("Random number seed (greater than 0) ================> ");  scanf("%s", temp_string);  rand_val((int)atoi(temp_string));    // Prompt for alpha value  printf("Alpha value ========================================> ");  scanf("%s", temp_string);  alpha = atof(temp_string);    // Prompt for N value  printf("N value ============================================> ");  scanf("%s", temp_string);  n = atoi(temp_string);    //// Prompt for number of values to generate    // Output "generating" message  printf("-------------------------------------------------------- \n");  printf("-  Generating samples to file                          - \n");  printf("-------------------------------------------------------- \n");    int nrData = N / T;  printf("nrData:%d\n", nrData);  int** dArr = (int**)malloc(sizeof(int*)*T);  for (int i = 0; i < T; i++) {   dArr[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*nrData);  }    printf("start threading..\n");    thread* thr[T];    for (int i = 0; i < T; i++) {   thr[i] = new thread(threadZipf, alpha, n, nrData, dArr[i], i);  }    printf("go\n");  for (int i = 0; i < T; i++) {   thr[i]->join();  }    printf("finish threading..\n");    for (int i = 0; i < T; i++) {   for (int j = 0; j < nrData; j++) {    arr[i*nrData + j] = dArr[i][j];   }  }  for (int i = 0; i < T; i++) {   delete thr[i];  }    //// Generate and output zipf random variables    quickSort();    printf("start writing...\n");  fp = fopen(file_name, "wb");  if (fp == NULL) {   printf("ERROR in creating output file (%s) \n", file_name);   exit(1);  }  int wholeData = N;  fwrite(&wholeData, sizeof(int), 1, fp);  fwrite(arr, sizeof(int), N, fp);  // Output "done" message and close the output file  printf("-------------------------------------------------------- \n");  printf("-  Done! \n");  printf("-------------------------------------------------------- \n");  fclose(fp);    for (int i = 0; i < T; i++) {   free(dArr[i]);  }  free(dArr);  free(arr); }   int zipf(double alpha, int n, int thrNum) {  double z;                     // Uniform random number (0 < z < 1)  double sum_prob;              // Sum of probabilities  double zipf_value;            // Computed exponential value to be returned  int    i;                     // Loop counter             // Compute normalization constant on first call only  if (first[thrNum] == TRUE)  {   /*for (i = 1; i <= n; i++)   c = c + (1.0 / pow((double)i, alpha));*/   c[thrNum] = 2.0 * sqrt(n) - 2;   c[thrNum] = 1.0 / c[thrNum];   first[thrNum] = FALSE;  }    // Pull a uniform random number (0 < z < 1)  do  {   z = rand_val(0);  } while ((z == 0) || (z == 1));    // Map z to the value  sum_prob = 0;  //for (i = 1; i <= n; i++)  double t = z / (2.0 * c[thrNum]) + 1;  t *= t;  t -= 1;  zipf_value = t;    return(zipf_value); }       //========================================================================= //= Multiplicative LCG for generating uniform(0.0, 1.0) random numbers    = //=   - x_n = 7^5*x_(n-1)mod(2^31 - 1)                                    = //=   - With x seeded to 1 the 10000th x value should be 1043618065       = //=   - From R. Jain, "The Art of Computer Systems Performance Analysis," = //=     John Wiley & Sons, 1991. (Page 443, Figure 26.2)                  = //========================================================================= double rand_val(int seed) {  const long  a = 16807;  // Multiplier  const long  m = 2147483647;  // Modulus  const long  q = 127773;  // m div a  const long  r = 2836;  // m mod a  static long x;               // Random int value  long        x_div_q;         // x divided by q  long        x_mod_q;         // x modulo q  long        x_new;           // New x value            // Set the seed if argument is non-zero and then return zero  if (seed > 0)  {   x = seed;   return(0.0);  }    // RNG using integer arithmetic  x_div_q = x / q;  x_mod_q = x % q;  x_new = (a * x_mod_q) - (r * x_div_q);  if (x_new > 0)   x = x_new;  else   x = x_new + m;    // Return a random value between 0.0 and 1.0  return((double)x / m); } Colored by Color Scripter

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