feat(cpp/datascience): CPU stats + MCMC primitives
Nuevo dominio cpp/functions/datascience con primitivas puras CPU para post- proceso de samples Monte Carlo y diagnostico de cadenas MCMC. Diseñadas como gemelas CPU de los kernels GPU (rng pareja con gpu_rng_glsl, MH 1D/ND con mc_metropolis_hastings_gpu) para validar numericamente y para datasets pequeños donde el dispatch GPU no compensa. - rng: xoshiro256++ con uniform / normal (Box-Muller) / below (Lemire) / categorical. Determinista bit-exacto dado seed. - stats_summary: sum (Kahan), mean, var/std (Welford one-pass), min, max, quantile / percentile (R type-7). - autocorr: r(k), ACF, tau_int (Sokal) — diagnostico ACF y ESS. - rhat_ess: Gelman-Rubin clasico y split + ESS basico (multi-chain). - beta_dist: lgamma (Lanczos), beta_pdf, beta_cdf (continued fraction), beta_quantile, mean/var/std — para inferencia Beta-Binomial. - drawdown: max_dd absoluto/pct + underwater series para sesiones simuladas y backtests. - samples_to_grid_2d: binning 2D CPU para alimentar heatmap_cpp_viz / contour_cpp_viz desde samples (x[], y[]). - metropolis_hastings: MH 1D y ND con target log-pdf como std::function (no normalizada). Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,63 @@
|
||||
---
|
||||
name: rng
|
||||
kind: function
|
||||
lang: cpp
|
||||
domain: datascience
|
||||
version: "1.0.0"
|
||||
purity: pure
|
||||
signature: "void rng_seed(Rng&, uint64 seed); uint64 rng_u64(Rng&); double rng_uniform(Rng&); double rng_normal(Rng&); uint64 rng_below(Rng&, uint64 n); int rng_categorical(Rng&, const double* weights, int n)"
|
||||
description: "Generador pseudoaleatorio xoshiro256++ con state inout (struct Rng). Helpers: uniform, normal (Box-Muller), below (Lemire sin sesgo), categorical (O(n) cumulative). Determinista dado seed — pareja CPU del gpu_rng_glsl."
|
||||
tags: [rng, xoshiro, uniform, normal, categorical, montecarlo, datascience]
|
||||
uses_functions: []
|
||||
uses_types: []
|
||||
returns: []
|
||||
returns_optional: false
|
||||
error_type: ""
|
||||
imports: [cstdint, cmath]
|
||||
tested: false
|
||||
tests: []
|
||||
test_file_path: ""
|
||||
file_path: "cpp/functions/datascience/rng.cpp"
|
||||
params:
|
||||
- name: seed
|
||||
desc: "Semilla maestra. 0 se sustituye por la constante de Knuth para evitar arranque degenerado."
|
||||
- name: r
|
||||
desc: "Estado RNG (struct con 4 uint64). Se muta in-place en cada llamada."
|
||||
- name: n
|
||||
desc: "(rng_below) limite superior exclusivo. (rng_categorical) numero de pesos."
|
||||
- name: weights
|
||||
desc: "(rng_categorical) array de pesos NO necesariamente normalizados. Pesos negativos o cero se ignoran."
|
||||
output: "Numeros pseudoaleatorios deterministas dado el state inicial. rng_seed inicializa los 4 lanes via SplitMix64. Mismo patron que glsl_rng_preamble (gpu) para reutilizar GLSL kernels en CPU."
|
||||
---
|
||||
|
||||
# rng
|
||||
|
||||
Pareja CPU del `glsl_rng_preamble` (de `gpu_rng_glsl`). Misma semantica, mismas garantias.
|
||||
|
||||
## Calidad
|
||||
|
||||
xoshiro256++ (Vigna 2018): periodo 2^256 - 1, 1.2 ns/u64 en x86, supera PractRand 32 TB. Reemplaza al `std::mt19937_64` (mas lento y mayor estado, sin ventaja para Monte Carlo).
|
||||
|
||||
`rng_normal` usa Box-Muller polar (~30 ns por sample). Para volumen extremo (>10^9 normals CPU) considerar Ziggurat — no incluido aqui por complejidad.
|
||||
|
||||
`rng_below` usa el metodo de Lemire (2019): rejection sampling sin division en el caso comun, sesgo cero. Mejor que `rng_u64() % n` que tiene sesgo modular.
|
||||
|
||||
## Uso
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
fn::ds::Rng r;
|
||||
fn::ds::rng_seed(r, 0xC0FFEE);
|
||||
|
||||
double x = fn::ds::rng_normal(r); // ~ N(0, 1)
|
||||
double u = fn::ds::rng_uniform(r); // [0, 1)
|
||||
int k = fn::ds::rng_below(r, 100); // 0..99 sin sesgo
|
||||
|
||||
double weights[] = {0.5, 0.3, 0.2};
|
||||
int idx = fn::ds::rng_categorical(r, weights, 3);
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Notas
|
||||
|
||||
- Determinista bit-exacto dado el seed. Util para tests numericos y para comparar contra el GLSL kernel (que usa PCG32 — distinto stream pero misma semantica de uniform/normal).
|
||||
- No thread-safe en una unica Rng. Para Monte Carlo paralelo: una Rng por thread, sembrada con seeds derivados de un master via `rng_seed` con seeds distintos.
|
||||
- Pure: la mutacion del state es referencialmente transparente (la misma secuencia de llamadas produce los mismos resultados). Sin I/O, sin globals.
|
||||
Reference in New Issue
Block a user