基于一維元胞自動(dòng)機(jī)的偽隨機(jī)數(shù)列發(fā)生器

1.4萬(wàn)字 40頁(yè) 原創(chuàng)作品，通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要
偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器具有許多用途，可應(yīng)用于加密設(shè)備、Monte Carlo模擬、自薦內(nèi)測(cè)電路等，產(chǎn)生高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)是其發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。元胞自動(dòng)機(jī)因其簡(jiǎn)單、規(guī)整、計(jì)算并行等特點(diǎn)，在具體實(shí)現(xiàn)上比許多其它模型更加高效，因而在最近幾年的研究中廣泛應(yīng)用于隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生。
本文在研究五鄰居一維元胞自動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上試圖先通過(guò)加性規(guī)則初步縮小元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則集合然后通過(guò)遺傳算法，以元胞狀態(tài)序列的熵作為遺傳演化的適應(yīng)度，從而有效地將元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則集合進(jìn)一步縮小，最后通過(guò)NIST測(cè)試選擇能產(chǎn)生較高質(zhì)量隨機(jī)數(shù)的規(guī)則，構(gòu)造出基于一維元胞自動(dòng)機(jī)的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明了構(gòu)造的偽隨機(jī)發(fā)生器的可行性及其產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的高質(zhì)量。
在本文中，首先介紹了元胞自動(dòng)機(jī)及為隨機(jī)數(shù)的研究背景、重要意義，隨后闡述元胞自動(dòng)機(jī)的相關(guān)理論，接著分析了遺傳算法的迭代終止條件自適應(yīng)度，然后對(duì)二進(jìn)制規(guī)則的轉(zhuǎn)化、篩選進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，選出較優(yōu)規(guī)則，最后構(gòu)造出基于一維元胞自動(dòng)機(jī)的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并利用NIST提供的統(tǒng)計(jì)測(cè)試套件STS對(duì)其產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)序列進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)演化時(shí)空?qǐng)D直觀展現(xiàn)其隨機(jī)特性的優(yōu)劣。



關(guān)鍵詞：偽隨機(jī)數(shù) 元胞自動(dòng)機(jī) 遺傳算法 NIST