随机性测试软件,5种随机性检测方法

时间: 2023-11-16 19:40:09 浏览: 32
随机性测试软件主要用于测试随机数生成器的质量和效果,以下是常见的五种随机性检测方法: 1. 熵测试:熵测试是通过检测随机数序列的熵值来评估其随机性。熵值越高,随机性越好。 2. 均匀分布测试:该测试检测生成的随机数是否在一个给定的范围内均匀分布。 3. 循环节测试:该测试检测生成的随机数序列是否存在循环节。 4. 自相关测试:该测试检测生成的随机数序列是否存在自相关性,即序列中的随机数之间是否存在某种模式。 5. 块测试:该测试将生成的随机数序列分成多个块,检测每个块中的随机数是否满足一定的统计学特征,如均值、方差等。 常见的随机性测试软件包括 NIST Statistical Test Suite、Dieharder、TestU01等。
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随机性检测的五项基本检测方法的matlab程序

以下是五项基本检测方法的 Matlab 程序: 1. 频数检测 ```matlab function [p_value] = frequency_test(bits) n = length(bits); count = sum(bits); p_value = 2*min(count, n-count)/n; end ``` 2. 块频数检测 ```matlab function [p_value] = block_frequency_test(bits, block_size) n = length(bits); num_blocks = floor(n/block_size); counts = zeros(num_blocks, 1); for i = 1:num_blocks block = bits((i-1)*block_size+1:i*block_size); counts(i) = sum(block); end chi2 = ((counts - block_size/2).^2) / (block_size/2); p_value = 1 - gammainc(num_blocks/2, chi2/2); end ``` 3. 游程总数检测 ```matlab function [p_value] = runs_test(bits) n = length(bits); runs = 1; for i = 2:n if bits(i) ~= bits(i-1) runs = runs + 1; end end pi = runs / n; tau = 2 / sqrt(n); if abs(pi - 0.5) >= tau p_value = 0; else vobs = 1; for i = 2:n if bits(i) ~= bits(i-1) vobs = vobs + 1; else break; end end for i = n:-1:2 if bits(i) ~= bits(i-1) vobs = vobs + 1; else break; end end mu = (2*n - 1) / 3; sigma2 = (16*n - 29) / 90; sigma = sqrt(sigma2); z = (vobs - mu) / sigma; p_value = erfc(abs(z) / sqrt(2)); end end ``` 4. 乱数排列检测 ```matlab function [p_value] = permutation_test(bits) n = length(bits); pi = sum(bits) / n; if abs(pi - 0.5) >= 2/sqrt(n) p_value = 0; else k = 0; for i = 2:n if bits(i) ~= bits(i-1) k = k + 1; end end k = k + 1; tau = 2 / sqrt(n); if abs(k - 2*n*pi*(1-pi)) >= tau p_value = 0; else p_value = gammainc((n-1)/2, (abs(k - 2*n*pi*(1-pi))/2)^2); end end end ``` 5. 矩阵秩检测 ```matlab function [p_value] = matrix_rank_test(bits, matrix_size) n = length(bits); num_matrices = floor(n/matrix_size); counts = zeros(num_matrices, 1); for i = 1:num_matrices matrix = reshape(bits((i-1)*matrix_size+1:i*matrix_size), sqrt(matrix_size), sqrt(matrix_size)); counts(i) = rank(matrix); end mu = matrix_size*(1/2 + 1/18); sigma2 = matrix_size*(13/18 - 7/180)^2 + matrix_size*(1/6 - 1/180); sigma = sqrt(sigma2); chi2 = ((counts - mu).^2) / sigma2; p_value = 1 - gammainc(num_matrices/2, chi2/2); end ```

伪随机数的随机性基本检测方法的matlab程序

以下是常用的伪随机数的随机性基本检测方法的 Matlab 程序: 1. 频数检测 ```matlab function [p_value] = frequency_test(numbers) n = length(numbers); count = sum(numbers); p_value = 2*min(count, n-count)/n; end ``` 2. 块频数检测 ```matlab function [p_value] = block_frequency_test(numbers, block_size) n = length(numbers); num_blocks = floor(n/block_size); counts = zeros(num_blocks, 1); for i = 1:num_blocks block = numbers((i-1)*block_size+1:i*block_size); counts(i) = sum(block); end chi2 = ((counts - block_size/2).^2) / (block_size/2); p_value = 1 - gammainc(num_blocks/2, chi2/2); end ``` 3. 游程总数检测 ```matlab function [p_value] = runs_test(numbers) n = length(numbers); runs = 1; for i = 2:n if numbers(i) ~= numbers(i-1) runs = runs + 1; end end pi = runs / n; tau = 2 / sqrt(n); if abs(pi - 0.5) >= tau p_value = 0; else vobs = 1; for i = 2:n if numbers(i) ~= numbers(i-1) vobs = vobs + 1; else break; end end for i = n:-1:2 if numbers(i) ~= numbers(i-1) vobs = vobs + 1; else break; end end mu = (2*n - 1) / 3; sigma2 = (16*n - 29) / 90; sigma = sqrt(sigma2); z = (vobs - mu) / sigma; p_value = erfc(abs(z) / sqrt(2)); end end ``` 4. 累加和检测 ```matlab function [p_value] = cumulative_sums_test(numbers) n = length(numbers); s = cumsum(2*numbers-1); a = max(abs(s)); p_value = erfc(a/sqrt(n)/sqrt(2)); end ``` 5. 近似熵检测 ```matlab function [p_value] = approximate_entropy_test(numbers, m) n = length(numbers); c = zeros(n-m+1, 1); for i = 1:n-m+1 block = numbers(i:i+m-1); count = 0; for j = 1:n-m+1 if i ~= j if isequal(numbers(j:j+m-1), block) count = count + 1; end end end c(i) = count / (n-m); end phi_m = mean(log(c)); c = zeros(n-m-1, 1); for i = 1:n-m-1 block = numbers(i:i+m); count = 0; for j = 1:n-m-1 if i ~= j if isequal(numbers(j:j+m), block) count = count + 1; end end end c(i) = count / (n-m-1); end phi_m_plus_1 = mean(log(c)); p_value = gammainc((n-m)*phi_m - (n-m-1)*phi_m_plus_1, m/2); end ``` 这些程序可以用于对伪随机数序列进行基本的随机性检测,以评估伪随机数生成器的随机性。请注意,不同的检测方法适用于不同的随机性问题,因此需要根据具体情况选择适当的检测方法。

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