PHP8.2 で登場した乱数生成器を使った 1 〜 100 までの乱数を Seed 値で固定するときの対応表

はじめに

PHP8.2 から乱数生成に関して大きなアップデートがありました．
ランダムな値を生成する Random\Engine というインタフェースがあり，それを用いて乱数を生成する Random\Randomizer というクラスができました．

詳しくは以下の記事が参考になると思います（丸投げ）
https://qiita.com/rana_kualu/items/ab82a9c6dbd2e7c6edd0

また，PHP がネイティブで提供する Engine として，以下の 4 つがあります

• Random\Engine\Mt19937::class
• Random\Engine\PcgOneseq128XslRr64::class
• Random\Engine\Xoshiro256StarStar::class
• Random\Engine\Secure::class

例えば，1 〜 10 のランダムな整数を生成したい場合次のように書くことができます

$engine = new Random\Engine\Secure();
$randomizer = new Random\Randomizer($engine);
$randomizer->getInt(1, 10);

これら 4 種類の Engine のうち，Secure 以外の 3 つは Seed 値をコンストラクタに渡すことができ，外側から乱数生成をコントロールできます．

$engine = new Random\Engine\Mt19937(3);
$randomizer = new Random\Randomizer($engine);
$randomizer->getInt(1, 10); // seed 値 3 に対応する何かが固定で出てくる

このように Seed 値を固定してやれば，$randomizer->getInt(1, 10) は何度実行しても同じ値を返します．
とはいえ，「この Seed 値を渡せばこの整数が出てくる」みたいな対応表や逆算方法はありません．

本記事では，差し当たり 1 〜 100 までの整数を生成する Seed 値を，3 種類の各 Engine 毎に愚直に求めましたので，その方法と実際に出した対応表を紹介します．

Seed 値と生成される整数の対応表の算出方法

例として，Random\Engine\Mt19937::class を使った場合のコードを示します．

// Random\Engine\Mt19937 で 1 ~ 100 の値を固定で出すシード値を計算
$map = [];
for ($seed = 0; $seed < 10000; ++$seed) {
    $randomInt = (new \Random\Randomizer(new \Random\Engine\Mt19937($seed)))->getInt(1, 100);
    if (!isset($map[$randomInt])) { // まだ出てなければ整数と Seed 値の組を保存
        $map[$randomInt] = $seed;
    }
    // 100 まで集まったらループ終了
    if (count($map) === 100) {
        break;
    }
}
ksort($map); // 1 -> 100 の順になるように並び替える

要は，とりあえず 10000 回くらいぶん回してみて虱潰しに探していくという方法です．
1 〜 100 までのランダムな整数なので，試行回数 10000 回くらい回せばきっと全種類出てくれるよね，という楽観的な発想です．

実際，php-src の実装でも，同じような方法を使ってロジックのテストを書いている箇所がありました．

対応表

乱数を固定したテストをするときにでもお役立てください

Random\Engine\Mt19937

整数	Seed 値
1	111
2	60
3	248
4	120
5	50
6	132
7	18
8	45
9	249
10	76
11	95
12	5
13	201
14	116
15	24
16	7
17	66
18	35
19	13
20	67
21	160
22	149
23	126
24	8
25	105
26	145
27	31
28	80
29	48
30	56
31	4
32	20
33	15
34	46
35	242
36	14
37	41
38	10
39	40
40	27
41	75
42	11
43	42
44	247
45	0
46	1
47	114
48	153
49	2
50	26
51	51
52	82
53	241
54	21
55	74
56	47
57	165
58	142
59	91
60	17
61	226
62	688
63	141
64	12
65	118
66	36
67	115
68	131
69	33
70	130
71	9
72	89
73	63
74	78
75	70
76	81
77	150
78	28
79	62
80	90
81	72
82	16
83	73
84	437
85	88
86	29
87	3
88	129
89	43
90	22
91	49
92	23
93	25
94	59
95	124
96	103
97	139
98	30
99	98
100	68

Random\Engine\PcgOneseq128XslRr64

整数	Seed 値
1	43
2	319
3	76
4	14
5	4
6	69
7	53
8	25
9	15
10	16
11	162
12	174
13	112
14	126
15	42
16	80
17	101
18	73
19	9
20	24
21	11
22	113
23	275
24	160
25	37
26	44
27	71
28	32
29	39
30	46
31	31
32	195
33	143
34	36
35	286
36	66
37	22
38	6
39	19
40	78
41	662
42	20
43	116
44	28
45	56
46	75
47	7
48	2
49	191
50	21
51	34
52	335
53	74
54	45
55	57
56	13
57	89
58	94
59	345
60	154
61	68
62	5
63	49
64	361
65	314
66	123
67	29
68	52
69	82
70	35
71	72
72	139
73	3
74	0
75	8
76	96
77	237
78	41
79	61
80	23
81	60
82	324
83	95
84	48
85	18
86	150
87	30
88	165
89	122
90	183
91	118
92	50
93	47
94	528
95	1
96	10
97	97
98	362
99	393
100	117

Random\Engine\Xoshiro256StarStar

整数	Seed 値
1	33
2	30
3	304
4	52
5	20
6	27
7	73
8	11
9	31
10	87
11	7
12	92
13	74
14	47
15	42
16	8
17	365
18	10
19	153
20	234
21	292
22	49
23	116
24	39
25	81
26	65
27	13
28	178
29	37
30	235
31	121
32	23
33	276
34	106
35	44
36	72
37	298
38	129
39	114
40	282
41	98
42	107
43	150
44	291
45	43
46	118
47	255
48	97
49	32
50	12
51	143
52	148
53	145
54	5
55	41
56	34
57	38
58	6
59	17
60	64
61	93
62	51
63	19
64	90
65	68
66	18
67	26
68	25
69	3
70	58
71	180
72	2
73	251
74	21
75	151
76	392
77	59
78	132
79	103
80	61
81	89
82	232
83	104
84	15
85	69
86	162
87	117
88	256
89	141
90	91
91	200
92	4
93	0
94	14
95	57
96	229
97	36
98	1
99	22
100	182

スペシャルサンクス

今回の方法をアドバイスしてくれた mpyw さん