numpy.random.RandomState() 是否在调用 rand() 时自动调用？

Question

像C++这样的语言要求程序员设置随机数生成器的种子，否则它的输出总是一样的。但是，像 numpy 这样的库不需要您手动初始化种子。

例如，代码如下：

from numpy.random import rand
rand()

每次都给出不同的结果。

这是否意味着每次调用 rand 时都会调用 numpy.random.RandomState(seed=None)？

Answer 1

Does that mean numpy.random.RandomState(seed=None) is called every time you call rand?

不，这意味着 RandomState 在启动时被播种一次。如果每次调用 rand 时都重新播种，那么将无法明确地询问可重复的模式。

Python stdlib 的 random 模块也是如此。

而且，不管你怎么说 C++，对于 C++ stdlib 的 <random> 函数来说，也是正确的。

所有这些文件表明，如果您什么都不做，默认种子来自系统时间或系统熵生成器（如大多数 *nix 系统上的 /dev/random）。

C 的 rand 不是这种情况（在 C++ 中仍然存在，尽管您应该将其视为已弃用^*），但这只是因为 C 去特意要求启动必须执行与调用 srand(1).

相同的操作

如果您对 "once at startup" 在 NumPy 中的工作原理感兴趣：

在 numpy.random 模块的顶层（当您第一次在您的代码中 import numpy.random 或 from numpy.random import something 时，它会得到运行），它构建了一个全局 RandomState，使用默认参数（意思是 seed=None）。
RandomState 的初始化程序只是将 seed 参数传递给 seed 方法。
RandomState.seed，当使用 None 调用时，使用适合您的平台的系统熵源（如 /dev/urandom）。
当您调用顶级 rand 时，它使用全局 RandomState。

_{* 不是因为这个问题；很容易记住在程序开始时调用 srand 。但是一个 PRNG 明确地不保证循环长度长于 32767，无偏分布等对几乎任何事情来说都是一个坏主意......}

Answer 2

numpy.random 模块类似于 Python 标准库中的 random 模块，因为 numpy.random 中的函数是隐藏生成器对象的绑定方法，导入模块时实例化。这个隐藏的 numpy.random.RandomState 实例目前存在于 np.random.mtrand._rand 中（尽管你不应该依赖它在未来版本的 numpy 中总是存在）：

print(np.random.rand)
# <built-in method rand of mtrand.RandomState object at 0x7f50ced03660>

# note the same memory address of the RandomState object:
print(np.random.mtrand._rand)
# <mtrand.RandomState object at 0x7f50ced03660>

当您导入模块时，隐藏的 RandomState 实例只会被播种一次（除非您随后使用 np.random.seed() 显式设置种子）。如果每次调用 rand() 时都选择了一个新种子，那么将无法创建可重现的伪随机数序列。

情况看起来像这样：

# implicit RandomState created and seeded
from numpy import random

# # we could subsequently re-seed the hidden RandomState, e.g.:
# random.seed(None)

# different random variates
r1 = random.rand(1)
r2 = random.rand(1)
r3 = random.rand(1)
# ...

自动播种相当于 np.random.RandomState(None)，它使用一些依赖于平台的随机源（通常是 /dev/urandom on *nix）来设置种子。

numpy.random.RandomState() 是否在调用 rand() 时自动调用？

Is numpy.random.RandomState() automatically called whenever rand() is called?

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