Умножая огромное число раз random() (Python)

Проблема: Генерировать большие двоичные строки (длина 2000+). Сделайте это быстро, так как эта функция generateRandom() будет вызываться в алгоритме 300 000 раз.

Попытка решения: Создайте 3 или 4 двоичных числа и добавьте их все 500 раз. Это ужасно медленно.

Сделайте один вызов random.random() и умножьте его на огромное количество. Преобразуйте в двоичный код один раз и сделайте это. Это работает для меньших чисел, но поскольку двоичная строка должна быть определенной длины, число для преобразования в двоичный файл должно быть действительно огромным (2 ** len (binString)).

Текущий код (работает для меньших номеров):

binaryRepresentation = ''

binaryRepresentation += bin(int(random.random() * (2 ** binLength)))[2:].zfill(binLength)

Ошибка в том, что мне нужна помощь: Этот вызов выдает "длинный int too large to convert to float" с большими числами. Есть ли способ сделать общий алгоритм более эффективным или сделать это преобразование большого числа числом в плавающее?

Спасибо!

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Чтобы перейти от J.F. Sebastian, ответьте на двоичную строку (строка с символами 0 и 1):

>>> import random
>>> r = random.SystemRandom()
>>> bin(r.getrandbits(2000))[2:].zfill(2000)
'00010110001101100011000011001011011000010001010111000001111001001111010110010110011011110011101101100001111000011111010110100110011011110011111110010111111001110110011011011111011101000010101001001000100010001011011100011101100101010110001101101100100000001001010001101100110001100001101101010010001000010010010101100110100000001001001101000110001011111111111010011111111011001000100011001011011100010100010000010011100100011111011110111101010001001111011010101101010000110110010011000101111110000101001111100111111101101101110001100111011110011001000110110011101001010111100110000111000110011010000000111011001011100000100100111011110111101001110001110010010101100110000111001011100101111110100000100101011000110100111111001100111001000000111010000000101001111011111101111111101101011010010001101101101010011000100101000111000100100011010100111101111010001011110100100011111101101000111011100010000111000111110100001100111010001001010100001010111100001001010110010010100010011010010010011000000011010111110001100001100110101111011100010100100101000101000111110011111011011011111101011001001111010110000101100011111000111010100001000000101111011010011010011101011110000101011011110001111111101100000100000110111100011010110000111110110010100010010111111110010000000100001011110011100001001110110111100001101000011101011011101110001001001110011111111010001000100011010000110011000000000011111011011011101011010010001000101001011111110110000011000000000010101101111100011001010011100010010110111011001001011011010101111011101000001000011110010011111000011001110000100100111010000011100111110101110111010010101110010111100011111001101010010010000001010110011110001110010011011001110011000010010111111100101101100110111100001101100001100000101110000000011111010011000010000000011001101000001001000101001010100001110001011111110100110111000101011101111110010110001111111010100000100011011110011100010000000101001011100000010101101110110001110010111010000111101110100001100101000101010000110111011001001011'
>>> bin(r.getrandbits(2000))[2:].zfill(2000)
'11111011011010000011111101101101001110101011100110100011111011101101111100110001000110110100101010101000110010000101010100011111100111100010000001011011101100011101000001100101000101000010010000001111110101010011001110001001010011000011010100011111110111110010100000111011000000110000100000000110101101101111001101100000010010000100101001111100101010011101011010111110010001111111100101011110001101100111010010101110111000001000100101111011010001111001001010010000011100111101101101111101111010101100001000110011100110010110010101101001011000010101011111010010111000000100101100000100000010010000001000000001110010010100100111001011011111100111111001100000111111110011100001000111111110110001000010010110101100100001000001011110110100000111010101100111111010011111011111011000100101010111111000110111001001100011101101001000100110011001011101100010011010101111000011011111110001010110100100100001010100100100110101100111011110101001001111000010001101001010111111110011110111011111010001110011001000000100000101100001001100101000010011001101001110000101100000110000110101110011000010111110100100100100110010111110011101001000100111110011001101010000101100010011110100100110000111010111001000001101010101000001111001110010111000000101111101000110100101101000100000101100100110111101100010011110111011010111000111111100001110000100111001110001010101111000111100000011111111111110110100011000000111010100111011011100100010110100010110001111010110010100101111010111101110011010110100100010001001001110010110100111010010111001011101100000010011000110011011011010001100010000000010110011101101000111101000011101100001010001010001010111111110101100001110010000001010000000011000000000101111001001100100010110010000000101001010011110110111101111001110001001110111101011111111010101101011101010010111101000000010000101010100000101111010011010001001001101000001001011010110000000000111010001111001110100110000100011110100110110010011000111110100011000110001100001101101001010110001001001001101000011011101001010'
>>> bin(r.getrandbits(2000))[2:].zfill(2000)
'00100010111111011100001001000010100100101000100010101010100001011100101010100000000011111000001001011101010010010000101111111001101101100101011011001011110001001111101011101000101101000001000000110010011001110010101100101000011111001111111011011010001010010000011000000010011001101000100101000001001101001100010100000100100110000010110101011101011111010000010110011001101010010010000111001101101101001001100101111001101110111111111000011000001011011100111010011101001100011101011001110010111101011111010100101101010001011011001001010001111011100100101100100011111010010011110010011101100101001100111011011110011101010101010011001100000100110000001001111001111010011110110110001100110111011011111001110101000100100000011101001100111001100010001101010110000110010101010100011011101101010010100011111100001100100011010111000001011000101110100001111111001001111111101001000000011110110001010101001110110011000010101011010111111011010000011000000111110001110111111110110001110101011000010101001111110111101101010000111000011001111110101000001000011110000101011011001001000100010000110000110011100000100110100101011010011000110001010000101001110101111000110101001010010101000100011010101001110101101111010010101000011111101110110100101000110011010100010110110101010111001010110111011000000010001000110010011000011011110101101000111111101110100100011100000011110100000110111001001101110000011001101101011001000000101001110110011101111111010000000101111011100011010110111110000000001110101101100001001000001010000100101001111110110101000000101101111010010110000111101111011111100001111010001000100110111011010100110111011101011110001001001010100010101011001100100110101101111010011110001010011110000100100011101100101000000001011001010100101010011000011000100001011010010001010100001110101101100000010101011111010011000000000100100000000001011110101011101100101100010110101000111001010000001011000010001111101011111000011100101101110111110000011001000001101010001010000111001100101100111000111000001000000000'

С помощью этого теста:

import random
import time

def run(n):
    r = random.SystemRandom()
    for i in xrange(n):
        if i%30000 == 0: print i
        bin(r.getrandbits(2000))[2:].zfill(2000)

s = time.time()
run(300000)
e = time.time()
print "Took %.2fs" % (e-s,)

В результате получилось Took 12.32s

Простое получение случайных битов без преобразования строк (только r.getrandbits(2000)) заняло 7.77s, поэтому, если бы вы могли найти способ использовать случайные биты как long, вы бы сэкономили некоторое время.

Повторное выполнение теста с использованием os.urandom(250) вместо (без дополнительной обработки) заняло только 3.59s, поэтому это самый быстрый вариант.

Ответ 2

Измерить, достаточно ли это для ваших целей, "случайность" может уменьшить, чем больше вы его назовете: os.urandom(250). Он создает двоичную строку aka bytes.

Чтобы избежать ошибки "long int too large to convert to float", не используйте float.

Если вам нужно целое число с k случайными битами вместо двоичной строки:

import random
r = random.SystemRandom()

n = r.getrandbits(2000) # uses os.urandom() under the hood

Чтобы получить строку "0" и "1" s:

k = 2000
binstr = "{:0{}b}".format(r.getrandbits(k), k)

Примечание: вы не можете использовать randint/randrange для больших чисел, если getrandbits не используется:

import random

class R(random.Random):
    def random(self): # override random to suppress getrandbits usage
        return random.random()

r = R()
r.randrange(2**2000) # -> OverflowError: long int too large to convert to float

b2a_bin

b2a_bin() extension позволяет создавать двоичные строки ( "01" ) непосредственно из байтов без создания промежуточного целого числа Python. Это в 3-20 раз быстрее, чем чистые аналоги Python:

def b2a_bin_bin(data):
    return bin(int.from_bytes(data, 'big', signed=False)
               )[2:].zfill(len(data)*8).encode('ascii', 'strict')

def b2a_bin_format(data):
    n = int.from_bytes(data, 'big', signed=False)
    return "{:0{}b}".format(n, len(data)*8).encode('ascii', 'strict')

Использование:

>>> import os
>>> from b2a_bin import b2a_bin
>>> b2a_bin.b2a_bin(b'\x0a')
b'00001010'
>>> b2a_bin(os.urandom(5))
b'1001111011000011111001110010000101111010'

Ответ 3

Является ли random.randrange слишком медленным? Посмотрите, насколько он медленный.

import random

word_size = 2048
word_max = 2 ** word_size

def random_bits(n):
    """
    Return a string consisting of `n` zeroes and ones (chosen randomly).
    """
    def words():
        s, m, r = word_size, word_max, n % word_size
        for _ in range(n // s):
            yield bin(random.randrange(m))[2:].zfill(s)
        yield bin(random.randrange(2 ** r))[2:].zfill(r)
    return ''.join(words())

>>> from timeit import Timer
>>> Timer(lambda:random_bits(2000)).timeit(number=300000)
9.680696964263916

10 секунд не кажется абсурдным количеством времени для выбора 600 миллионов случайных бит. Поэтому, возможно, вы можете больше сказать о требованиях к скорости. Это слишком медленно?