Странное поведение при реализации моделирования monte carlo в C#

Question

Я пытаюсь реализовать моделирование методом Монте-Карло в приложении формы C# с использованием Взвешенный быстрый союз с контуром пути. Во-первых, я беру gridSize, а затем генерировать сетки равен gridSize * gridSize и состоит из черного фона этикетки, которые представляют сайты, то я случайно союз некоторые сайты и сделать свой фон в белый цвет. Проблема в том, что всякий раз, когда я запускаю проект, я получаю все сайты в черном - независимо от того, сколько раз я пытаюсь -, но если бы я добавил точки останова и шаг за шагом, я получаю несколько белых сайтов по назначению !!!

Вот код:

public partial class Form1 : Form 
{ 
    int gridSize = 0; 
    byte siteSize = 50; 
    FlowLayoutPanel flowLayoutPanel; 
    UnionFind uf; 
    int randomFirstNumber; 
    int randomSecondNumber; 
    string labelName = string.Empty; 
    Random rnd = new Random(); 
    int numberOfAttempts; 
    Label label; 
    HashSet<int> excludeHashSet = new HashSet<int>(); 

    public Form1() 
    { 
     InitializeComponent(); 
    } 

    private void setGridSizeButton_Click(object sender, EventArgs e) 
    { 
     if (!string.IsNullOrEmpty(gridSizeTextbox.Text) && int.TryParse(gridSizeTextbox.Text, out gridSize)) 
     { 
      if (gridSize > 0) 
      { 
       var flowLayoutPanel = createFlowLayoutPanelAndLabels(); 

       setGridSizeButton.Enabled = false; 
       gridSizeTextbox.Enabled = false; 

       randomlyUnionSitesAndWhiteThem(); 
      } 
     } 
    } 

    private void reset_Click(object sender, EventArgs e) 
    { 
     setGridSizeButton.Enabled = true; 
     gridSizeTextbox.Enabled = true; 
     gridSizeTextbox.Text = string.Empty; 
     flowLayoutPanel.Dispose(); 
     excludeHashSet = new HashSet<int>(); 
     gridSizeTextbox.Focus(); 
    } 

    private FlowLayoutPanel createFlowLayoutPanelAndLabels() 
    { 
     flowLayoutPanel = new FlowLayoutPanel(); 
     flowLayoutPanel.Name = "flowLayoutPanel"; 
     flowLayoutPanel.Location = new Point(30, 60); 
     flowLayoutPanel.Size = new Size(gridSize, gridSize); 
     flowLayoutPanel.BorderStyle = BorderStyle.Fixed3D; 
     flowLayoutPanel.Width = siteSize * gridSize + 10 * gridSize; 
     flowLayoutPanel.Height = siteSize * gridSize + 10 * gridSize; 

     for (int i = 0; i < gridSize * gridSize; i++) 
     { 
      var label = new Label(); 
      label.Text = ""; 
      label.Name = i.ToString(); 
      label.Width = siteSize; 
      label.Height = siteSize; 
      label.BackColor = Color.Black; 
      label.Margin = new Padding(3); 
      label.BorderStyle = BorderStyle.FixedSingle; 

      flowLayoutPanel.Controls.Add(label); 
     } 
     this.Controls.Add(flowLayoutPanel); 

     return flowLayoutPanel; 
    } 

    private void randomlyUnionSitesAndWhiteThem() 
    { 
     uf = new UnionFind(gridSize * gridSize); 

     numberOfAttempts = rnd.Next(0, gridSize * gridSize); 
     for (int i = 0; i < numberOfAttempts; i++) 
     { 
      randomFirstNumber = getRandomNumber(0, gridSize * gridSize, excludeHashSet); 
      randomSecondNumber = getRandomNumber(0, gridSize * gridSize, excludeHashSet); 

      labelName = uf.union(randomFirstNumber, randomSecondNumber).ToString(); 
      if (Convert.ToInt16(labelName) > -1) 
      { 
       label = (Label)flowLayoutPanel.Controls.Find(labelName, false).First(); 
       label.BackColor = Color.White; 
       excludeHashSet.Add(Convert.ToInt16(labelName)); 
      } 
     } 
    } 

    private int getRandomNumber(int min, int max, HashSet<int> excludes) 
    { 
     int randomNumber; 
     do 
     { 
      var range = Enumerable.Range(min, max).Where(i => !excludes.Contains(i)); 

      var rand = new Random(); 
      int index = rand.Next(0, max - excludes.Count); 

      randomNumber = range.ElementAt(index); 
     } 
     while (excludes.Any(x => x == randomNumber)); 

     return randomNumber; 
    } 
} 

И это мой Union метод:

class UnionFind 
{ 
    ..... 
    public int union(int firstNumber, int secondNumber) 
    { 
     firstNumber = getRoot(firstNumber); 
     secondNumber = getRoot(secondNumber); 

     if (firstNumber == secondNumber) 
     { 
      return -1; 
     } 

     if (sizes[firstNumber] < sizes[secondNumber]) 
     { 
      array[firstNumber] = secondNumber; 
      sizes[secondNumber] += sizes[firstNumber]; 

      return array[firstNumber]; 
     } 
     else 
     { 
      array[secondNumber] = firstNumber; 
      sizes[firstNumber] += sizes[secondNumber]; 

      return array[secondNumber]; 
     } 
    } 
    ..... 
} 

Answer 1

Я выяснил причину странного поведения. Это происходит при многократном использовании класса Random внутри цикла. Это можно решить несколькими способами.

Например, System.Threading.Thread.Sleep(10);. Здесь вы делаете петлю сон для n миллисекунды.

private int getRandomNumber(int min, int max, HashSet<int> excludes) 
{ 
    int randomNumber; 
    do 
    { 
     System.Threading.Thread.Sleep(10); 
     ... 

Это также может быть достигнуто с использованием System.Timers.Timer, который позволит получить тот же результат. Также этот метод более подходит для такой проблемы.

System.Timers.Timer myTimer = new System.Timers.Timer(); 

private void percolateEverySecond() 
{ 
    myTimer.Elapsed += new ElapsedEventHandler(percolateForTimer); //this is the function that will be executed every myTimer.Interval 
    myTimer.Interval = 1000; 
    myTimer.Enabled = true; 
} 

private void percolateForTimer(object source, ElapsedEventArgs e) 
{ 
    //randomly white site, then union it with surrounding sites 
    ... 
} 

private void Start_Click(object sender, EventArgs e) 
{ 
    ... 
    percolateEverySecond(); 
} 

См this для получения дополнительной информации о System.Threading.Thread.Sleep() против System.Timers.Timer.

Также обратите внимание, что приведенный выше код в вопросе имеет огромную возможность для улучшения, но, как правило, вы должны сделать каждую функцию ответственной только за одну конкретную задачу «Single Responsibility Principle».

Answer 2

Вы просто должны позвонить в this.Refresh() метод в конце вашего randomlyUnionSitesAndWhiteThem() method;)

Answer 3

Вы объявили новый случайный объект в методе getRandomNumber, который всегда дает вам то же значение; если вы используете свой атрибут rnd, то это работает.

Here is the explanation