基于一維元胞自動機的偽隨機數(shù)列發(fā)生器

1.4萬字 40頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘要
偽隨機數(shù)發(fā)生器具有許多用途，可應用于加密設(shè)備、Monte Carlo模擬、自薦內(nèi)測電路等，產(chǎn)生高質(zhì)量的隨機數(shù)是其發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。元胞自動機因其簡單、規(guī)整、計算并行等特點，在具體實現(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用于隨機數(shù)的產(chǎn)生。
本文在研究五鄰居一維元胞自動機的基礎(chǔ)上試圖先通過加性規(guī)則初步縮小元胞自動機規(guī)則集合然后通過遺傳算法，以元胞狀態(tài)序列的熵作為遺傳演化的適應度，從而有效地將元胞自動機規(guī)則集合進一步縮小，最后通過NIST測試選擇能產(chǎn)生較高質(zhì)量隨機數(shù)的規(guī)則，構(gòu)造出基于一維元胞自動機的偽隨機數(shù)發(fā)生器。通過實驗測試證明了構(gòu)造的偽隨機發(fā)生器的可行性及其產(chǎn)生隨機數(shù)的高質(zhì)量。
在本文中，首先介紹了元胞自動機及為隨機數(shù)的研究背景、重要意義，隨后闡述元胞自動機的相關(guān)理論，接著分析了遺傳算法的迭代終止條件自適應度，然后對二進制規(guī)則的轉(zhuǎn)化、篩選進行實現(xiàn)，選出較優(yōu)規(guī)則，最后構(gòu)造出基于一維元胞自動機的偽隨機數(shù)發(fā)生器，并利用NIST提供的統(tǒng)計測試套件STS對其產(chǎn)生的隨機數(shù)序列進行測試，通過演化時空圖直觀展現(xiàn)其隨機特性的優(yōu)劣。



關(guān)鍵詞：偽隨機數(shù) 元胞自動機 遺傳算法 NIST