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Diskussion : Pseudozufallszahl
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Pseudozufallszahl
Stichpunkte
Allgemein
aber (für hinreichend kurze Sequenzen) zufällig aussehen
die durch einen deterministischen Algorithmus (Pseudozufallszahlengenerator) berechnet werden (und somit nicht zufällig sind)
Als Pseudozufallszahlen bezeichnet man Zahlenfolgen
wirklich zufällig zu sein)
Bei jedem Start der Zufallszahlenberechnung mit gleichem Startwert wird die gleiche Zahlenfolge erzeugt (weswegen diese Zahlen weit davon entfernt sind
Pseudozufallszahlen erzeugt man mit Pseudozufallszahlengeneratoren
Die Zufälligkeit wird durch statistische Eigenschaften der Zahlenfolge bestimmt
wie Gleichwahrscheinlichkeit der einzelnen Zahlen und statistische Unabhängigkeit verschiedener Zahlen der Folge
bestimmt die Güte eines Pseudozufallszahlengenerators
Wie gut diese statistischen Forderungen erfüllt sind
Eine Folge von Pseudozufallszahlen wird mittels deterministischer Algorithmen ausgehend von einem echt zufällig gewählten Startwert berechnet
Ein solcher Startwert kann z.B. die Systemzeit des Computers in Millisekunden im Moment des letzten Einschaltens sein
Diese Folge besitzt die Eigenschaft
dass es schwer ist
anhand einiger Zahlen die nächsten Zahlen der Folge vorherzusagen
Eine Folge von Pseudozufallszahlen "sieht zufällig aus". Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
"Verbergen") 1 Eigenschaften von Pseudozufallszahlalgorithmen 2 Drei Beispiele für Pseudozufallszahlengeneratoren 2.1 endlicher Generator 2.2 periodischer Generator 2.3 nicht-periodischer/unendlicher Generator 3 Verwendung von Pseudozufallszahlen [Bearbeiten]
Eigenschaften von Pseudozufallszahlalgorithmen
Einige Zufallszahlenalgorithmen sind periodisch
sind die periodischen oft deutlich schneller
Auch wenn es meist besser wäre nicht-periodische Algorithmen zu verwenden
weshalb sie in der Praxis den nicht-periodischen oft deutlich überlegen sind
Durch geschickte Wahl der Parameter kann man die Periode beliebig groß machen
Einige Pseudozufallszahlengeneratoren sind auch nur endlich
d.h. man kann mit ihnen nicht beliebig viele Zahlen erzeugen (von daher sind sie in gewissem Sinne verwandt mit den periodischen). [Bearbeiten]
Drei Beispiele für Pseudozufallszahlengeneratoren
(mehr dazu unter Pseudozufallszahlengenerator) [Bearbeiten]
endlicher Generator
ein <math>p<math> größer als <math>(k+N)^2<math> und nicht durch kleine Primzahlen teilbar (wobei klein hier bedeutet: kleiner als <math>m<math>). <math>a_n = (p mod (k + n)) mod m<math> [Bearbeiten]
Um eine Folge von <math>N<math> Zahlen zwischen <math>0<math> und <math>m<math> zu erzeugen
wähle man ein <math>k<math> größer als <math>m^2<math>
periodischer Generator
Man nehme Startzahlen <math>a_0<math>
<math>b<math> und <math>m<math>
<math>p<math>
wobei <math>m<math> die größte dieser Zahlen ist. <math>a_n = (a_{n-1} p + b) mod m<math> Ein weiteres Beispiel stellt der Mersenne Twister dar. [Bearbeiten]
nicht-periodischer/unendlicher Generator
Man nehme die Nachkommastellen einer Wurzel einer ganzen Zahl als Zufallszahlen
das heißt
dass die resultierende Wurzel eine irrationale Zahl ist
quad s^2 notin mathbb{N}<math>
dass gilt: <math>sqrt{n}=s
Hierbei ist selbstverständlich darauf zu achten
Klassischerweise kann man auch die Kreiszahl Pi verwenden. [Bearbeiten]
Verwendung von Pseudozufallszahlen
Pseudozufallszahlen werden u.a. in der Rechnersimulation angewandt
bei der statistische Prozesse mit Hilfe von Software simuliert werden
Pseudozufallszahlen können auch bei der Fehlersuche in Computerprogrammen nützlich sein
Andererseits macht diese Eigenschaft Pseudozufallszahlen für bestimmte Anwendungen unbrauchbar (so muss man beispielsweise in der Kryptographie aufpassen
dass man Pseudozufahlszahlen nicht an den falschen Stellen verwendet)
Anwendung finden Pseudozufallszahlen auch in Rauschgeneratoren. Ein weiterer Vorteil der Pseudozufallszahlen ist
dass sie auf jedem Rechner ohne Rückgriff auf externe Daten erzeugt werden können (was sie für bestimmte Bereiche der Kryptographie trotz oben genannter Nachteile wieder interessant macht). Im Gegensatz dazu benötigt man zur Erzeugung echter Zufallszahlen entweder einen echten Zufallsgenerator (z.B. durch Digitalisieren von Rauschen oder durch Ausnutzen von Quanteneffekten) oder zumindest eine Quelle quasizufälliger (normalerweise nicht vorhersagbarer) Ereignisse wie Zeiten von Benutzereingaben oder Netzwerkaktivität.
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel
Pseudozufallszahl
aus der freien Enzyklopädie
wikipedia
und steht unter der
GNU Lizenz für freie Dokumentation
. In der wikipedia ist eine
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Wachstedt
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Effelder (Eichsfeld)
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