feat: 해시 기반 간이 DRBG, 그에 기반한 RandUtil (#208)
기존의 Util 내의 함수는 mt_rand에 기반하고 있어서 일반적으론 충분하지만, 게임 내부에서 랜덤 값을 정교하게 제어하고 싶은 경우에는 적절하지 않았음. 따라서 직접 seed를 제어할 수 있는 난수생성기를 추가. SHA512(seed || blockIdx) 의 형태로 동작하는 DRBG이며, FIPS 표준을 따르는 RNG는 아니지만 암호학적으로 안전한 형태로 구현함. PHP, TS 두가지 형태로 구현. Reviewed-on: https://storage.hided.net/gitea/devsam/core/pulls/208 Co-authored-by: hide_d <hided62@gmail.com> Co-committed-by: hide_d <hided62@gmail.com>
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<?php
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namespace sammo;
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//NOTE: JavaScript 버전과 일치
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const MAX_RNG_SUPPORT_BIT = 53;
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if (PHP_INT_SIZE * 8 < MAX_RNG_SUPPORT_BIT) {
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throw new \RangeException("PHP not support {$MAX_RNG_SUPPORT_BIT} bit integer");
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}
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/**
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* Reseed를 하지 않는 단순한 형태의 sha512 drbg
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* float: bit를 강제로 채움
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**/
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class LiteHashDRBG implements RNG
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||||
{
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const MAX_INT = (1 << MAX_RNG_SUPPORT_BIT) - 1;
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const BUFFER_BYTE_SIZE = 512 / 8; //SHA512
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protected string $buffer;
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protected int $bufferIdx;
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public function __construct(protected string $seed, protected int $stateIdx = 0, int $bufferIdx = 0)
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{
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if($bufferIdx < 0){
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throw new \InvalidArgumentException("bufferIdx {$bufferIdx} < 0");
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}
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if($bufferIdx >= self::BUFFER_BYTE_SIZE){
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throw new \InvalidArgumentException("bufferIdx {$bufferIdx} >= ".self::BUFFER_BYTE_SIZE);
|
||||
}
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||||
if($stateIdx < 0){
|
||||
throw new \InvalidArgumentException("stateIdx {$stateIdx} < 0");
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||||
}
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||||
$this->genNextBlock();
|
||||
$this->bufferIdx = $bufferIdx;
|
||||
}
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||||
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||||
protected function genNextBlock(): void
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{
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$hq = $this->seed . pack('V', $this->stateIdx);
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$this->buffer = hash('sha512', $hq, true);
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||||
$this->bufferIdx = 0;
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||||
$this->stateIdx += 1;
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}
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static function getMaxInt(): int
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{
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return self::MAX_INT;
|
||||
}
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||||
const INT_BIT_MASK_MAP = [
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0x1 => 1,
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0x3 => 2,
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0x7 => 3,
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||||
0xf => 4,
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0x1f => 5,
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||||
0x3f => 6,
|
||||
0x7f => 7,
|
||||
0xff => 8,
|
||||
0x1ff => 9,
|
||||
0x3ff => 10,
|
||||
0x7ff => 11,
|
||||
0xfff => 12,
|
||||
0x1fff => 13,
|
||||
0x3fff => 14,
|
||||
0x7fff => 15,
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||||
0xffff => 16,
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||||
0x1ffff => 17,
|
||||
0x3ffff => 18,
|
||||
0x7ffff => 19,
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||||
0xfffff => 20,
|
||||
0x1fffff => 21,
|
||||
0x3fffff => 22,
|
||||
0x7fffff => 23,
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||||
0xffffff => 24,
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||||
0x1ffffff => 25,
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||||
0x3ffffff => 26,
|
||||
0x7ffffff => 27,
|
||||
0xfffffff => 28,
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||||
0x1fffffff => 29,
|
||||
0x3fffffff => 30,
|
||||
0x7fffffff => 31,
|
||||
0xffffffff => 32,
|
||||
0x1ffffffff => 33,
|
||||
0x3ffffffff => 34,
|
||||
0x7ffffffff => 35,
|
||||
0xfffffffff => 36,
|
||||
0x1fffffffff => 37,
|
||||
0x3fffffffff => 38,
|
||||
0x7fffffffff => 39,
|
||||
0xffffffffff => 40,
|
||||
0x1ffffffffff => 41,
|
||||
0x3ffffffffff => 42,
|
||||
0x7ffffffffff => 43,
|
||||
0xfffffffffff => 44,
|
||||
0x1fffffffffff => 45,
|
||||
0x3fffffffffff => 46,
|
||||
0x7fffffffffff => 47,
|
||||
0xffffffffffff => 48,
|
||||
0x1ffffffffffff => 49,
|
||||
0x3ffffffffffff => 50,
|
||||
0x7ffffffffffff => 51,
|
||||
0xfffffffffffff => 52,
|
||||
0x1fffffffffffff => 53,
|
||||
];
|
||||
|
||||
private static function calcBitMask($n)
|
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{
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$n |= $n >> 1;
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$n |= $n >> 2;
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||||
$n |= $n >> 4;
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||||
$n |= $n >> 8;
|
||||
$n |= $n >> 16;
|
||||
$n |= $n >> 32;
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||||
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||||
return $n;
|
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}
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||||
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||||
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||||
public function nextBytes(int $bytes): string
|
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{
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if ($bytes <= 0) {
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throw new \InvalidArgumentException("{$bytes} <= 0");
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}
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||||
if ($this->bufferIdx + $bytes <= self::BUFFER_BYTE_SIZE) {
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$buffer = substr($this->buffer, $this->bufferIdx, $bytes);
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||||
$this->bufferIdx += $bytes;
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||||
if ($this->bufferIdx == self::BUFFER_BYTE_SIZE) {
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$this->genNextBlock();
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}
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return $buffer;
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||||
}
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||||
$result = [substr($this->buffer, $this->bufferIdx)];
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$remain = $bytes - (self::BUFFER_BYTE_SIZE - $this->bufferIdx);
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||||
while ($remain > self::BUFFER_BYTE_SIZE) {
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||||
$this->genNextBlock();
|
||||
$result[] = $this->buffer;
|
||||
$remain -= self::BUFFER_BYTE_SIZE;
|
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}
|
||||
|
||||
$this->genNextBlock();
|
||||
if ($remain == 0) {
|
||||
return join("", $result);
|
||||
}
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||||
|
||||
$result[] = substr($this->buffer, 0, $remain);
|
||||
$this->bufferIdx = $remain;
|
||||
return join("", $result);
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||||
}
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||||
public function nextBits(int $bits): string
|
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{
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||||
$bytes = ($bits + 7) >> 3;
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||||
$headBits = $bits & 0x7;
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||||
$buffer = $this->nextBytes($bytes);
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||||
if ($headBits === 0) {
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return $buffer;
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}
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||||
$buffer[$bytes - 1] = chr(ord($buffer[$bytes - 1]) & (0xff >> (8 - $headBits)));
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return $buffer;
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}
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||||
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||||
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||||
static private function parseU64(string $value): int
|
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{
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return unpack('P', $value)[1];
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}
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||||
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||||
private function _nextInt(int $bits): int
|
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{
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||||
$buffer = $this->nextBits($bits) . "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00";
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||||
|
||||
return self::parseU64($buffer);
|
||||
}
|
||||
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||||
public function nextInt(?int $max = null): int
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||||
{
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||||
if ($max === null || $max === self::MAX_INT) {
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||||
$buffer = $this->nextBits(MAX_RNG_SUPPORT_BIT) . "\x00";
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||||
return self::parseU64($buffer);
|
||||
}
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||||
|
||||
if ($max > self::MAX_INT) {
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||||
throw new \InvalidArgumentException('Over Max Int');
|
||||
} else if ($max === 0) {
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return 0;
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} else if ($max < 0) {
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||||
return -$this->nextInt(-$max);
|
||||
}
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$mask = self::calcBitMask($max);
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||||
$bits = self::INT_BIT_MASK_MAP[$mask];
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$n = $this->_nextInt($bits);
|
||||
while ($n > $max) {
|
||||
$n = $this->_nextInt($bits);
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}
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return $n;
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}
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||||
public function nextFloat1(): float
|
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{
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$max = 1 << MAX_RNG_SUPPORT_BIT;
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while (true) {
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||||
$buffer = $this->nextBits(MAX_RNG_SUPPORT_BIT + 1) . "\x00";
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||||
$nInt = self::parseU64($buffer);
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||||
if ($nInt <= $max) {
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break;
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}
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||||
}
|
||||
return $nInt / $max;
|
||||
}
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static function build(string $seed, int $idx = 0): self
|
||||
{
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||||
return new LiteHashDRBG($seed, $idx);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,28 @@
|
||||
<?php
|
||||
namespace sammo;
|
||||
|
||||
interface RNG
|
||||
{
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @return int nextInt()가 반환 가능한 최대값
|
||||
*/
|
||||
public static function getMaxInt(): int;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
*
|
||||
* @param int $bytes
|
||||
* @return string Little Endian 형태로 채워진 binary 값
|
||||
*/
|
||||
public function nextBytes(int $bytes): string;
|
||||
public function nextBits(int $bits): string;
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @param ?int $max 최대치(해당 값 포함)
|
||||
* @return int 0과 최대치 사이의 임의의 정수
|
||||
*/
|
||||
public function nextInt(?int $max = null): int;
|
||||
|
||||
public function nextFloat1(): float;
|
||||
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,146 @@
|
||||
<?php
|
||||
|
||||
namespace sammo;
|
||||
|
||||
class RandUtil
|
||||
{
|
||||
public function __construct(protected RNG $rng)
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function nextFloat1(): float
|
||||
{
|
||||
return $this->rng->nextFloat1();
|
||||
}
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||||
|
||||
public function nextRange(int|float $min, int|float $max): float
|
||||
{
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||||
$range = $max - $min;
|
||||
return $this->nextFloat1() * $range + $min;
|
||||
}
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||||
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||||
public function nextRangeInt(int $min, int $max): int
|
||||
{
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||||
$range = $max - $min;
|
||||
if ($range > $this->rng->getMaxInt()) {
|
||||
throw new \InvalidArgumentException("Invalid random int range");
|
||||
}
|
||||
return $this->rng->nextInt($range) + $min;
|
||||
}
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|
||||
public function nextInt(?int $max = null): int{
|
||||
return $this->rng->nextInt($max);
|
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}
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||||
public function nextBit(): bool
|
||||
{
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||||
return $this->rng->nextBits(1) !== "\0";
|
||||
}
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||||
public function nextBool(int|float $prob = 0.5): bool
|
||||
{
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if ($prob >= 1) {
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return true;
|
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}
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||||
return $this->nextFloat1() < $prob;
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}
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||||
public function shuffle(array $srcArray): array
|
||||
{
|
||||
if(!$srcArray){
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return $srcArray;
|
||||
}
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||||
$cnt = count($srcArray);
|
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if ($cnt > $this->rng->getMaxInt()) {
|
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throw new \InvalidArgumentException("Invalid random int range");
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||||
}
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$result = [];
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foreach ($srcArray as $val) {
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$result[] = $val;
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}
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//PHP의 range는 max 포함
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foreach (range(0, $cnt - 1) as $srcIdx) {
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$destIdx = $this->rng->nextInt($cnt - $srcIdx - 1) + $srcIdx;
|
||||
if($srcIdx === $destIdx){
|
||||
continue;
|
||||
}
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||||
$tmpVal = $result[$srcIdx];
|
||||
$result[$srcIdx] = $result[$destIdx];
|
||||
$result[$destIdx] = $tmpVal;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return $result;
|
||||
}
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||||
|
||||
public function shuffleAssoc(array $srcArray): array
|
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{
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||||
if(!$srcArray){
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||||
return $srcArray;
|
||||
}
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||||
$result = [];
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||||
foreach ($this->shuffle(array_keys($srcArray)) as $key) {
|
||||
$result[$key] = $srcArray[$key];
|
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}
|
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return $result;
|
||||
}
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||||
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public function choice(array $items)
|
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{
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$keys = array_keys($items);
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$keyIdx = $this->rng->nextInt(count($keys) - 1);
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||||
return $items[$keys[$keyIdx]];
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}
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public function choiceUsingWeight(array $items)
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{
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$sum = 0;
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foreach ($items as $value) {
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if ($value <= 0) {
|
||||
continue;
|
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}
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$sum += $value;
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}
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$rd = $this->nextFloat1() * $sum;
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foreach ($items as $item => $value) {
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||||
if ($value <= 0) {
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||||
$value = 0;
|
||||
}
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||||
if ($rd <= $value) {
|
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return $item;
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}
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||||
$rd -= $value;
|
||||
}
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||||
|
||||
//fallback. 이곳으로 빠지지 않음
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||||
end($items);
|
||||
return $items[key($items)][0];
|
||||
}
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||||
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||||
public function choiceUsingWeightPair(array $items)
|
||||
{
|
||||
$sum = 0;
|
||||
foreach ($items as [$item, $value]) {
|
||||
if ($value <= 0) {
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
$sum += $value;
|
||||
}
|
||||
|
||||
$rd = $this->nextFloat1() * $sum;
|
||||
foreach ($items as [$item, $value]) {
|
||||
if ($value <= 0) {
|
||||
$value = 0;
|
||||
}
|
||||
if ($rd <= $value) {
|
||||
return $item;
|
||||
}
|
||||
$rd -= $value;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//fallback. 이곳으로 빠지지 않음
|
||||
end($items);
|
||||
return $items[key($items)][0];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -809,5 +809,4 @@ class Util extends \utilphp\util
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
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