random.h (negative_binomial_distribution<>:: negative_binomial_distribution(_IntType...
[gcc.git] / libstdc++-v3 / include / bits / random.tcc
index e47b1c83c7f778a5f25a9385e47f87bce2ba9dac..01ee5824cd9f7df64c564e0910d285f749c53f73 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 // random number generation (out of line) -*- C++ -*-
 
-// Copyright (C) 2009, 2010 Free Software Foundation, Inc.
+// Copyright (C) 2009, 2010, 2011 Free Software Foundation, Inc.
 //
 // This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
 // software; you can redistribute it and/or modify it under the
 
 /** @file bits/random.tcc
  *  This is an internal header file, included by other library headers.
- *  You should not attempt to use it directly.
+ *  Do not attempt to use it directly. @headername{random}
  */
 
+#ifndef _RANDOM_TCC
+#define _RANDOM_TCC 1
+
 #include <numeric> // std::accumulate and std::partial_sum
 
-namespace std
+namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
 {
   /*
    * (Further) implementation-space details.
    */
   namespace __detail
   {
+  _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
+
     // General case for x = (ax + c) mod m -- use Schrage's algorithm to
     // avoid integer overflow.
     //
@@ -87,33 +92,36 @@ namespace std
        { return __a * __x + __c; }
       };
 
-  template<typename _InputIterator, typename _OutputIterator,
-          typename _UnaryOperation>
-    _OutputIterator
-    __transform(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
-             _OutputIterator __result, _UnaryOperation __unary_op)
-    {
-      for (; __first != __last; ++__first, ++__result)
-       *__result = __unary_op(*__first);
-      return __result;
-    }
+    template<typename _InputIterator, typename _OutputIterator,
+            typename _UnaryOperation>
+      _OutputIterator
+      __transform(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
+                 _OutputIterator __result, _UnaryOperation __unary_op)
+      {
+       for (; __first != __last; ++__first, ++__result)
+         *__result = __unary_op(*__first);
+       return __result;
+      }
+
+  _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
   } // namespace __detail
 
+_GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
 
   template<typename _UIntType, _UIntType __a, _UIntType __c, _UIntType __m>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     linear_congruential_engine<_UIntType, __a, __c, __m>::multiplier;
 
   template<typename _UIntType, _UIntType __a, _UIntType __c, _UIntType __m>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     linear_congruential_engine<_UIntType, __a, __c, __m>::increment;
 
   template<typename _UIntType, _UIntType __a, _UIntType __c, _UIntType __m>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     linear_congruential_engine<_UIntType, __a, __c, __m>::modulus;
 
   template<typename _UIntType, _UIntType __a, _UIntType __c, _UIntType __m>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     linear_congruential_engine<_UIntType, __a, __c, __m>::default_seed;
 
   /**
@@ -202,7 +210,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::word_size;
 
@@ -211,7 +219,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::state_size;
 
@@ -220,7 +228,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::shift_size;
 
@@ -229,7 +237,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::mask_bits;
 
@@ -238,7 +246,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::xor_mask;
 
@@ -247,7 +255,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_u;
    
@@ -256,7 +264,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_d;
 
@@ -265,7 +273,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_s;
 
@@ -274,7 +282,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_b;
 
@@ -283,7 +291,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_t;
 
@@ -292,7 +300,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_c;
 
@@ -301,7 +309,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::tempering_l;
 
@@ -310,7 +318,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::
                                               initialization_multiplier;
@@ -320,7 +328,7 @@ namespace std
           _UIntType __a, size_t __u, _UIntType __d, size_t __s,
           _UIntType __b, size_t __t, _UIntType __c, size_t __l,
           _UIntType __f>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     mersenne_twister_engine<_UIntType, __w, __n, __m, __r, __a, __u, __d,
                            __s, __b, __t, __c, __l, __f>::default_seed;
 
@@ -497,19 +505,19 @@ namespace std
 
 
   template<typename _UIntType, size_t __w, size_t __s, size_t __r>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     subtract_with_carry_engine<_UIntType, __w, __s, __r>::word_size;
 
   template<typename _UIntType, size_t __w, size_t __s, size_t __r>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     subtract_with_carry_engine<_UIntType, __w, __s, __r>::short_lag;
 
   template<typename _UIntType, size_t __w, size_t __s, size_t __r>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     subtract_with_carry_engine<_UIntType, __w, __s, __r>::long_lag;
 
   template<typename _UIntType, size_t __w, size_t __s, size_t __r>
-    const _UIntType
+    constexpr _UIntType
     subtract_with_carry_engine<_UIntType, __w, __s, __r>::default_seed;
 
   template<typename _UIntType, size_t __w, size_t __s, size_t __r>
@@ -648,11 +656,11 @@ namespace std
 
 
   template<typename _RandomNumberEngine, size_t __p, size_t __r>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     discard_block_engine<_RandomNumberEngine, __p, __r>::block_size;
 
   template<typename _RandomNumberEngine, size_t __p, size_t __r>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     discard_block_engine<_RandomNumberEngine, __p, __r>::used_block;
 
   template<typename _RandomNumberEngine, size_t __p, size_t __r>
@@ -758,7 +766,7 @@ namespace std
 
 
   template<typename _RandomNumberEngine, size_t __k>
-    const size_t
+    constexpr size_t
     shuffle_order_engine<_RandomNumberEngine, __k>::table_size;
 
   template<typename _RandomNumberEngine, size_t __k>
@@ -828,27 +836,61 @@ namespace std
       operator()(_UniformRandomNumberGenerator& __urng,
                 const param_type& __param)
       {
-       // XXX Must be fixed to work well for *arbitrary* __urng.max(),
-       // __urng.min(), __param.b(), __param.a().  Currently works fine only
-       // in the most common case __urng.max() - __urng.min() >=
-       // __param.b() - __param.a(), with __urng.max() > __urng.min() >= 0.
        typedef typename std::make_unsigned<typename
-         _UniformRandomNumberGenerator::result_type>::type __urntype;
+         _UniformRandomNumberGenerator::result_type>::type __urngtype;
        typedef typename std::make_unsigned<result_type>::type __utype;
-       typedef typename std::conditional<(sizeof(__urntype) > sizeof(__utype)),
-         __urntype, __utype>::type __uctype;
+       typedef typename std::conditional<(sizeof(__urngtype)
+                                          > sizeof(__utype)),
+         __urngtype, __utype>::type __uctype;
 
-       result_type __ret;
+       const __uctype __urngmin = __urng.min();
+       const __uctype __urngmax = __urng.max();
+       const __uctype __urngrange = __urngmax - __urngmin;
+       const __uctype __urange
+         = __uctype(__param.b()) - __uctype(__param.a());
 
-       const __urntype __urnmin = __urng.min();
-       const __urntype __urnmax = __urng.max();
-       const __urntype __urnrange = __urnmax - __urnmin;
-       const __uctype __urange = __param.b() - __param.a();
-       const __uctype __udenom = (__urnrange <= __urange
-                                  ? 1 : __urnrange / (__urange + 1));
-       do
-         __ret = (__urntype(__urng()) -  __urnmin) / __udenom;
-       while (__ret > __param.b() - __param.a());
+       __uctype __ret;
+
+       if (__urngrange > __urange)
+         {
+           // downscaling
+           const __uctype __uerange = __urange + 1; // __urange can be zero
+           const __uctype __scaling = __urngrange / __uerange;
+           const __uctype __past = __uerange * __scaling;
+           do
+             __ret = __uctype(__urng()) - __urngmin;
+           while (__ret >= __past);
+           __ret /= __scaling;
+         }
+       else if (__urngrange < __urange)
+         {
+           // upscaling
+           /*
+             Note that every value in [0, urange]
+             can be written uniquely as
+
+             (urngrange + 1) * high + low
+
+             where
+
+             high in [0, urange / (urngrange + 1)]
+
+             and
+       
+             low in [0, urngrange].
+           */
+           __uctype __tmp; // wraparound control
+           do
+             {
+               const __uctype __uerngrange = __urngrange + 1;
+               __tmp = (__uerngrange * operator()
+                        (__urng, param_type(0, __urange / __uerngrange)));
+               __ret = __tmp + (__uctype(__urng()) - __urngmin);
+             }
+           while (__ret > __urange || __ret < __tmp);
+         }
+       else
+         __ret = __uctype(__urng()) - __urngmin;
 
        return __ret + __param.a();
       }
@@ -983,7 +1025,7 @@ namespace std
 
        double __cand;
        do
-         __cand = std::ceil(std::log(__aurng()) / __param._M_log_p);
+         __cand = std::floor(std::log(__aurng()) / __param._M_log_1_p);
        while (__cand >= __thr);
 
        return result_type(__cand + __naf);
@@ -1033,7 +1075,7 @@ namespace std
       return __is;
     }
 
-
+  // This is Leger's algorithm, also in Devroye, Ch. X, Example 1.5.
   template<typename _IntType>
     template<typename _UniformRandomNumberGenerator>
       typename negative_binomial_distribution<_IntType>::result_type
@@ -1058,7 +1100,7 @@ namespace std
          param_type;
        
        const double __y =
-         _M_gd(__urng, param_type(__p.k(), __p.p() / (1.0 - __p.p())));
+         _M_gd(__urng, param_type(__p.k(), (1.0 - __p.p()) / __p.p()));
 
        std::poisson_distribution<result_type> __poisson(__y);
        return __poisson(__urng);
@@ -1392,7 +1434,7 @@ namespace std
       {
        result_type __ret;
        const _IntType __t = __param.t();
-       const _IntType __p = __param.p();
+       const double __p = __param.p();
        const double __p12 = __p <= 0.5 ? __p : 1.0 - __p;
        __detail::_Adaptor<_UniformRandomNumberGenerator, double>
          __aurng(__urng);
@@ -2180,7 +2222,6 @@ namespace std
       if (_M_prob.size() < 2)
        {
          _M_prob.clear();
-         _M_prob.push_back(1.0);
          return;
        }
 
@@ -2220,6 +2261,9 @@ namespace std
       operator()(_UniformRandomNumberGenerator& __urng,
                 const param_type& __param)
       {
+       if (__param._M_cp.empty())
+         return result_type(0);
+
        __detail::_Adaptor<_UniformRandomNumberGenerator, double>
          __aurng(__urng);
 
@@ -2293,16 +2337,13 @@ namespace std
     piecewise_constant_distribution<_RealType>::param_type::
     _M_initialize()
     {
-      if (_M_int.size() < 2)
+      if (_M_int.size() < 2
+         || (_M_int.size() == 2
+             && _M_int[0] == _RealType(0)
+             && _M_int[1] == _RealType(1)))
        {
          _M_int.clear();
-         _M_int.reserve(2);
-         _M_int.push_back(_RealType(0));
-         _M_int.push_back(_RealType(1));
-
          _M_den.clear();
-         _M_den.push_back(1.0);
-
          return;
        }
 
@@ -2396,6 +2437,9 @@ namespace std
          __aurng(__urng);
 
        const double __p = __aurng();
+       if (__param._M_cp.empty())
+         return __p;
+
        auto __pos = std::lower_bound(__param._M_cp.begin(),
                                      __param._M_cp.end(), __p);
        const size_t __i = __pos - __param._M_cp.begin();
@@ -2482,18 +2526,14 @@ namespace std
     piecewise_linear_distribution<_RealType>::param_type::
     _M_initialize()
     {
-      if (_M_int.size() < 2)
+      if (_M_int.size() < 2
+         || (_M_int.size() == 2
+             && _M_int[0] == _RealType(0)
+             && _M_int[1] == _RealType(1)
+             && _M_den[0] == _M_den[1]))
        {
          _M_int.clear();
-         _M_int.reserve(2);
-         _M_int.push_back(_RealType(0));
-         _M_int.push_back(_RealType(1));
-
          _M_den.clear();
-         _M_den.reserve(2);
-         _M_den.push_back(1.0);
-         _M_den.push_back(1.0);
-
          return;
        }
 
@@ -2586,6 +2626,9 @@ namespace std
          __aurng(__urng);
 
        const double __p = __aurng();
+       if (__param._M_cp.empty())
+         return __p;
+
        auto __pos = std::lower_bound(__param._M_cp.begin(),
                                      __param._M_cp.end(), __p);
        const size_t __i = __pos - __param._M_cp.begin();
@@ -2780,4 +2823,8 @@ namespace std
        }
       return __sum / __tmp;
     }
-}
+
+_GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
+} // namespace
+
+#endif