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Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Private GIT Repository
Ajout figure 3-cube
[16dcc.git] / main.tex
1
2 \documentclass{ws-ijbc}
3 \usepackage{graphicx}
4 %\usepackage{amsthm}
5
6 %\usepackage{subcaption}
7 \usepackage{subfigure}
8 \usepackage{dsfont}
9 \usepackage{stmaryrd}
10 %\usepackage[font=footnotesize]{subfig}
11 \usepackage{ifthen}
12 \usepackage{color}
13 %\usepackage{subfigure}
14 \usepackage{algorithm2e}
15 \usepackage{epstopdf}
16 \usepackage[utf8]{inputenc}
17 \usepackage[T1]{fontenc} 
18 \usepackage[english]{babel}
19 %\usepackage{amsmath,amssymb,amsthm,latexsym,eufrak,euscript}
20 \usepackage{pstricks,pst-node,pst-coil}
21
22
23 \usepackage{url,tikz}
24 \usepackage{pgflibrarysnakes}
25
26 \usepackage{multicol}
27
28 \usetikzlibrary{arrows}
29 \usetikzlibrary{automata}
30 \usetikzlibrary{snakes}
31 \usetikzlibrary{shapes}
32
33
34 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
35 % Définitions personnelles
36 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
37
38 \definecolor{bleuclair}{rgb}{0.75,0.75,1.0}
39 \newcommand{\danger}{!!}
40 \newcommand{\ANNOT}[1]{
41   ~\linebreak
42   \centerline{
43     {\Huge{$\Rightarrow$}}
44     \large\fcolorbox{black}{bleuclair}{
45       \begin{minipage}[h]{.8\linewidth}
46         #1
47       \end{minipage}
48     }
49     {\Huge{$\Leftarrow$}}
50   }
51 }
52
53
54
55 \newcommand {\tv}[1] {\lVert #1 \rVert_{\rm TV}}
56 \def \top {1.8}
57 \def \topt {2.3}
58 \def \P {\mathbb{P}}
59 \def \ov {\overline}
60 \def \ts {\tau_{\rm stop}}
61
62
63 %\newtheorem*{xpl}{Running Example}
64 \newenvironment{xpl}[1][Running Example]{\textbf{#1.} }{\ \rule{0.5em}{0.5em}}
65
66 %\newtheorem{definition}{Definition}
67 \newtheorem{prpstn}{Proposition}
68 \newtheorem{thrm}{Theorem}
69 \newtheorem{crllr}{Corollary}
70 \newtheorem{lmm}{Lemma}
71
72
73
74 \newcommand{\vectornorm}[1]{\ensuremath{\left|\left|#1\right|\right|_2}}
75 %\newcommand{\ie}{\textit{i.e.}}
76 \newcommand{\Nats}[0]{\ensuremath{\mathbb{N}}}
77 \newcommand{\R}[0]{\ensuremath{\mathbb{R}}}
78 \newcommand{\Z}[0]{\ensuremath{\mathbb{Z}}}
79 \newcommand{\Bool}[0]{\ensuremath{\mathds{B}}}
80 \newcommand{\rel}[0]{\ensuremath{{\mathcal{R}}}}
81 \newcommand{\Gall}[0]{\ensuremath{\mathcal{G}}}
82
83
84 \newcommand{\JFC}[1]{\begin{color}{green}\textit{#1}\end{color}}
85 \newcommand{\CG}[1]{\begin{color}{blue}\textit{}\end{color}}
86 \newcommand{\og}[0]{``}
87 \newcommand{\fg}[1]{''}
88
89
90
91
92
93
94
95 % Some very useful LaTeX packages include:
96 % (uncomment the ones you want to load)
97
98
99 % *** MISC UTILITY PACKAGES ***
100 %
101 %\usepackage{ifpdf}
102 % Heiko Oberdiek's ifpdf.sty is very useful if you need conditional
103 % compilation based on whether the output is pdf or dvi.
104 % usage:
105 % \ifpdf
106 %   % pdf code
107 % \else
108 %   % dvi code
109 % \fi
110 % The latest version of ifpdf.sty can be obtained from:
111 % http://www.ctan.org/pkg/ifpdf
112 % Also, note that IEEEtran.cls V1.7 and later provides a builtin
113 % \ifCLASSINFOpdf conditional that works the same way.
114 % When switching from latex to pdflatex and vice-versa, the compiler may
115 % have to be run twice to clear warning/error messages.
116
117
118
119
120
121
122 % *** CITATION PACKAGES ***
123 %
124 %\usepackage{cite}
125 % cite.sty was written by Donald Arseneau
126 % V1.6 and later of IEEEtran pre-defines the format of the cite.sty package
127 % \cite{} output to follow that of the IEEE. Loading the cite package will
128 % result in citation numbers being automatically sorted and properly
129 % "compressed/ranged". e.g., [1], [9], [2], [7], [5], [6] without using
130 % cite.sty will become [1], [2], [5]--[7], [9] using cite.sty. cite.sty's
131 % \cite will automatically add leading space, if needed. Use cite.sty's
132 % noadjust option (cite.sty V3.8 and later) if you want to turn this off
133 % such as if a citation ever needs to be enclosed in parenthesis.
134 % cite.sty is already installed on most LaTeX systems. Be sure and use
135 % version 5.0 (2009-03-20) and later if using hyperref.sty.
136 % The latest version can be obtained at:
137 % http://www.ctan.org/pkg/cite
138 % The documentation is contained in the cite.sty file itself.
139
140
141
142
143
144
145 \begin{document}
146 %
147 % paper title
148 % Titles are generally capitalized except for words such as a, an, and, as,
149 % at, but, by, for, in, nor, of, on, or, the, to and up, which are usually
150 % not capitalized unless they are the first or last word of the title.
151 % Linebreaks \\ can be used within to get better formatting as desired.
152 % Do not put math or special symbols in the title.
153 \title{Random Walk in a N-cube Without Hamiltonian Cycle 
154   to Chaotic Pseudorandom Number Generation: Theoretical and Practical 
155   Considerations}
156
157 %
158 %
159 % author names and IEEE memberships
160 % note positions of commas and nonbreaking spaces ( ~ ) LaTeX will not break
161 % a structure at a ~ so this keeps an author's name from being broken across
162 % two lines.
163 % use \thanks{} to gain access to the first footnote area
164 % a separate \thanks must be used for each paragraph as LaTeX2e's \thanks
165 % was not built to handle multiple paragraphs
166 %
167 \author{Sylvain Contassot-Vivier}
168 \address{LORIA, Université de Lorraine, Nancy, France\\
169 sylvain.contassotvivier@loria.fr}
170
171 \author{Jean-François Couchot}
172 \address{FEMTO-ST Institute,  CNRS, Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC), France\\
173 jean-francois.couchot@univ-fcomte.fr}
174
175 \author{Christophe Guyeux}
176 \address{FEMTO-ST Institute,  CNRS, Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC), France\\
177 christophe.guyeux@univ-fcomte.fr}
178
179 \author{Pierre-Cyrille Heam}
180 \address{FEMTO-ST Institute,  CNRS, Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC), France\\
181 pierre-cyrille.heam@univ-fcomte.fr}
182
183
184
185 % \author{Michael~Shell,~\IEEEmembership{Member,~IEEE,}
186 %         John~Doe,~\IEEEmembership{Fellow,~OSA,}
187 %         and~Jane~Doe,~\IEEEmembership{Life~Fellow,~IEEE}% <-this % stops a space
188 % \thanks{M. Shell was with the Department
189 % of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta,
190 % GA, 30332 USA e-mail: (see http://www.michaelshell.org/contact.html).}% <-this % stops a space
191 % \thanks{J. Doe and J. Doe are with Anonymous University.}% <-this % stops a space
192 % \thanks{Manuscript received April 19, 2005; revised August 26, 2015.}}
193
194 % note the % following the last \IEEEmembership and also \thanks - 
195 % these prevent an unwanted space from occurring between the last author name
196 % and the end of the author line. i.e., if you had this:
197
198 % \author{....lastname \thanks{...} \thanks{...} }
199 %                     ^------------^------------^----Do not want these spaces!
200 %
201 % a space would be appended to the last name and could cause every name on that
202 % line to be shifted left slightly. This is one of those "LaTeX things". For
203 % instance, "\textbf{A} \textbf{B}" will typeset as "A B" not "AB". To get
204 % "AB" then you have to do: "\textbf{A}\textbf{B}"
205 % \thanks is no different in this regard, so shield the last } of each \thanks
206 % that ends a line with a % and do not let a space in before the next \thanks.
207 % Spaces after \IEEEmembership other than the last one are OK (and needed) as
208 % you are supposed to have spaces between the names. For what it is worth,
209 % this is a minor point as most people would not even notice if the said evil
210 % space somehow managed to creep in.
211
212
213
214 % The only time the second header will appear is for the odd numbered pages
215 % after the title page when using the twoside option.
216
217 % *** Note that you probably will NOT want to include the author's ***
218 % *** name in the headers of peer review papers.                   ***
219 % You can use \ifCLASSOPTIONpeerreview for conditional compilation here if
220 % you desire.
221
222
223
224
225 % If you want to put a publisher's ID mark on the page you can do it like
226 % this:
227 %\IEEEpubid{0000--0000/00\$00.00~\copyright~2015 IEEE}
228 % Remember, if you use this you must call \IEEEpubidadjcol in the second
229 % column for its text to clear the IEEEpubid mark.
230
231
232
233 % use for special paper notices
234 %\IEEEspecialpapernotice{(Invited Paper)}
235
236
237
238
239 % make the title area
240 %\maketitle
241
242 % As a general rule, do not put math, special symbols or citations
243 % in the abstract or keywords.
244
245
246 % \begin{abstract}
247 % This paper is dedicated to the design of chaotic random generators
248 % and extends previous works proposed by some of the authors.
249 % We propose a theoretical framework proving both the chaotic properties and
250 % that the limit distribution is uniform.
251 % A theoretical bound on the stationary time is given and
252 % practical experiments show that the generators successfully pass
253 % the classical statistical tests.
254 % \end{abstract}
255
256
257 % Note that keywords are not normally used for peerreview papers.
258 % \begin{IEEEkeywords}
259 % IEEE, IEEEtran, journal, \LaTeX, paper, template.
260 % \end{IEEEkeywords}
261
262
263
264
265
266
267 % For peer review papers, you can put extra information on the cover
268 % page as needed:
269 % \ifCLASSOPTIONpeerreview
270 % \begin{center} \bfseries EDICS Category: 3-BBND \end{center}
271 % \fi
272 %
273 % For peerreview papers, this IEEEtran command inserts a page break and
274 % creates the second title. It will be ignored for other modes.
275 \maketitle
276
277 \begin{abstract}
278   Designing a pseudorandom number generator (PRNG) is a
279 difficult  and complex  task.  Many  recent works  have considered  chaotic
280 functions as the basis of built PRNGs: the quality of the output would
281 indeed
282 be an obvious consequence of some chaos properties.  However, there is
283 no  direct  reasoning that  goes  from  chaotic functions  to  uniform
284 distribution of the output.  
285 Moreover,  
286 embedding such kind of functions into a PRNG does not necessarily
287 allow to get a  chaotic output,
288 which could be required for simulating some chaotic behaviors.
289
290 In a  previous work,  some of  the authors have  proposed the  idea of
291 walking into  a $\mathsf{N}$-cube  where a balanced  Hamiltonian cycle
292 has been removed as the basis of  a chaotic PRNG. In this article, all
293 the  difficult  issues  observed  in   the  previous  work  have  been
294 tackled.  The  chaotic behavior  of  the  whole  PRNG is  proven.  The
295 construction of  the balanced  Hamiltonian cycle is  theoretically and
296 practically solved. An upper bound of  the expected length of the walk
297 to  obtain a  uniform distribution  is calculated.   Finally practical
298 experiments show  that the generators successfully  pass the classical
299 statistical tests.
300 \end{abstract}
301
302
303 \keywords{Pseudorandom Numbers Generator, Chaotic iterations, Random Walk}
304
305
306 \section{Introduction}
307 \input{intro}
308
309 \section{Preliminaries}\label{sec:preliminaries}
310 \input{preliminaries}
311
312 \section{Proof of Chaos}\label{sec:proofOfChaos}
313 \input{chaos}
314
315 \section{Functions with Strongly Connected $\Gamma_{\{b\}}(f)$}\label{sec:SCCfunc}
316 \input{generating}
317
318 \section{Balanced Hamiltonian Cycle}\label{sec:hamilton}
319 \input{hamilton}
320
321
322 \section{Mixing Time}\label{sec:hypercube}
323 \input{stopping}
324
325 \section{Experiments}\label{sec:prng}
326 \input{prng}
327
328
329
330 \section{Conclusion}
331 \input{conclusion}
332
333 %\acknowledgements{...}
334
335 \section*{Acknowledgements}
336 This work is partially funded by the Labex ACTION program (contract ANR-11-LABX-01-01). 
337 Computations presented in this article were realised on the supercomputing
338 facilities provided by the M\'esocentre de calcul de Franche-Comt\'e.
339
340
341
342
343 \bibliographystyle{ws-ijbc} 
344 \bibliography{biblio}
345
346
347 %\section{Introduction}
348 % The very first letter is a 2 line initial drop letter followed
349 % by the rest of the first word in caps.
350
351 % form to use if the first word consists of a single letter:
352 % \IEEEPARstart{A}{demo} file is ....
353
354 % form to use if you need the single drop letter followed by
355 % normal text (unknown if ever used by the IEEE):
356 % \IEEEPARstart{A}{}demo file is ....
357
358 % Some journals put the first two words in caps:
359 % \IEEEPARstart{T}{his demo} file is ....
360
361 % Here we have the typical use of a "T" for an initial drop letter
362 % and "HIS" in caps to complete the first word.
363 % \IEEEPARstart{T}{his} demo file is intended to serve as a ``starter file''
364 % for IEEE journal papers produced under \LaTeX\ using
365 % IEEEtran.cls version 1.8b and later.
366 % % You must have at least 2 lines in the paragraph with the drop letter
367 % % (should never be an issue)
368 % I wish you the best of success.
369
370 % \hfill mds
371  
372 % \hfill August 26, 2015
373
374 % \subsection{Subsection Heading Here}
375 % Subsection text here.
376
377 % % needed in second column of first page if using \IEEEpubid
378 % %\IEEEpubidadjcol
379
380 % \subsubsection{Subsubsection Heading Here}
381 % Subsubsection text here.
382
383
384 % % An example of a floating figure using the graphicx package.
385 % % Note that \label must occur AFTER (or within) \caption.
386 % % For figures, \caption should occur after the \includegraphics.
387 % % Note that IEEEtran v1.7 and later has special internal code that
388 % % is designed to preserve the operation of \label within \caption
389 % % even when the captionsoff option is in effect. However, because
390 % % of issues like this, it may be the safest practice to put all your
391 % % \label just after \caption rather than within \caption{}.
392 % %
393 % % Reminder: the "draftcls" or "draftclsnofoot", not "draft", class
394 % % option should be used if it is desired that the figures are to be
395 % % displayed while in draft mode.
396 % %
397 % %\begin{figure}[!t]
398 % %\centering
399 % %\includegraphics[width=2.5in]{myfigure}
400 % % where an .eps filename suffix will be assumed under latex, 
401 % % and a .pdf suffix will be assumed for pdflatex; or what has been declared
402 % % via \DeclareGraphicsExtensions.
403 % %\caption{Simulation results for the network.}
404 % %\label{fig_sim}
405 % %\end{figure}
406
407 % % Note that the IEEE typically puts floats only at the top, even when this
408 % % results in a large percentage of a column being occupied by floats.
409
410
411 % % An example of a double column floating figure using two subfigures.
412 % % (The subfig.sty package must be loaded for this to work.)
413 % % The subfigure \label commands are set within each subfloat command,
414 % % and the \label for the overall figure must come after \caption.
415 % % \hfil is used as a separator to get equal spacing.
416 % % Watch out that the combined width of all the subfigures on a 
417 % % line do not exceed the text width or a line break will occur.
418 % %
419 % %\begin{figure*}[!t]
420 % %\centering
421 % %\subfloat[Case I]{\includegraphics[width=2.5in]{box}%
422 % %\label{fig_first_case}}
423 % %\hfil
424 % %\subfloat[Case II]{\includegraphics[width=2.5in]{box}%
425 % %\label{fig_second_case}}
426 % %\caption{Simulation results for the network.}
427 % %\label{fig_sim}
428 % %\end{figure*}
429 % %
430 % % Note that often IEEE papers with subfigures do not employ subfigure
431 % % captions (using the optional argument to \subfloat[]), but instead will
432 % % reference/describe all of them (a), (b), etc., within the main caption.
433 % % Be aware that for subfig.sty to generate the (a), (b), etc., subfigure
434 % % labels, the optional argument to \subfloat must be present. If a
435 % % subcaption is not desired, just leave its contents blank,
436 % % e.g., \subfloat[].
437
438
439 % % An example of a floating table. Note that, for IEEE style tables, the
440 % % \caption command should come BEFORE the table and, given that table
441 % % captions serve much like titles, are usually capitalized except for words
442 % % such as a, an, and, as, at, but, by, for, in, nor, of, on, or, the, to
443 % % and up, which are usually not capitalized unless they are the first or
444 % % last word of the caption. Table text will default to \footnotesize as
445 % % the IEEE normally uses this smaller font for tables.
446 % % The \label must come after \caption as always.
447 % %
448 % %\begin{table}[!t]
449 % %% increase table row spacing, adjust to taste
450 % %\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
451 % % if using array.sty, it might be a good idea to tweak the value of
452 % % \extrarowheight as needed to properly center the text within the cells
453 % %\caption{An Example of a Table}
454 % %\label{table_example}
455 % %\centering
456 % %% Some packages, such as MDW tools, offer better commands for making tables
457 % %% than the plain LaTeX2e tabular which is used here.
458 % %\begin{tabular}{|c||c|}
459 % %\hline
460 % %One & Two\\
461 % %\hline
462 % %Three & Four\\
463 % %\hline
464 % %\end{tabular}
465 % %\end{table}
466
467
468 % % Note that the IEEE does not put floats in the very first column
469 % % - or typically anywhere on the first page for that matter. Also,
470 % % in-text middle ("here") positioning is typically not used, but it
471 % % is allowed and encouraged for Computer Society conferences (but
472 % % not Computer Society journals). Most IEEE journals/conferences use
473 % % top floats exclusively. 
474 % % Note that, LaTeX2e, unlike IEEE journals/conferences, places
475 % % footnotes above bottom floats. This can be corrected via the
476 % % \fnbelowfloat command of the stfloats package.
477
478
479
480
481 % \section{Conclusion}
482 % The conclusion goes here.
483
484
485
486
487
488 % % if have a single appendix:
489 % %\appendix[Proof of the Zonklar Equations]
490 % % or
491 % %\appendix  % for no appendix heading
492 % % do not use \section anymore after \appendix, only \section*
493 % % is possibly needed
494
495 % % use appendices with more than one appendix
496 % % then use \section to start each appendix
497 % % you must declare a \section before using any
498 % % \subsection or using \label (\appendices by itself
499 % % starts a section numbered zero.)
500 % %
501
502
503 % \appendices
504 % \section{Proof of the First Zonklar Equation}
505 % Appendix one text goes here.
506
507 % % you can choose not to have a title for an appendix
508 % % if you want by leaving the argument blank
509 % \section{}
510 % Appendix two text goes here.
511
512
513 % % use section* for acknowledgment
514 % \section*{Acknowledgment}
515
516
517 % The authors would like to thank...
518
519
520 % Can use something like this to put references on a page
521 % by themselves when using endfloat and the captionsoff option.
522
523
524
525 % trigger a \newpage just before the given reference
526 % number - used to balance the columns on the last page
527 % adjust value as needed - may need to be readjusted if
528 % the document is modified later
529 %\IEEEtriggeratref{8}
530 % The "triggered" command can be changed if desired:
531 %\IEEEtriggercmd{\enlargethispage{-5in}}
532
533 % references section
534
535 % can use a bibliography generated by BibTeX as a .bbl file
536 % BibTeX documentation can be easily obtained at:
537 % http://mirror.ctan.org/biblio/bibtex/contrib/doc/
538 % The IEEEtran BibTeX style support page is at:
539 % http://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/bibtex/
540 %\bibliographystyle{IEEEtran}
541 % argument is your BibTeX string definitions and bibliography database(s)
542 %\bibliography{IEEEabrv,../bib/paper}
543 %
544 % <OR> manually copy in the resultant .bbl file
545 % set second argument of \begin to the number of references
546 % (used to reserve space for the reference number labels box)
547 % \begin{thebibliography}{1}
548
549 % \bibitem{IEEEhowto:kopka}
550 % H.~Kopka and P.~W. Daly, \emph{A Guide to \LaTeX}, 3rd~ed.\hskip 1em plus
551 %   0.5em minus 0.4em\relax Harlow, England: Addison-Wesley, 1999.
552
553 % \end{thebibliography}
554
555 % biography section
556
557 % If you have an EPS/PDF photo (graphicx package needed) extra braces are
558 % needed around the contents of the optional argument to biography to prevent
559 % the LaTeX parser from getting confused when it sees the complicated
560 % \includegraphics command within an optional argument. (You could create
561 % your own custom macro containing the \includegraphics command to make things
562 % simpler here.)
563 %\begin{IEEEbiography}[{\includegraphics[width=1in,height=1.25in,clip,keepaspectratio]{mshell}}]{Michael Shell}
564 % or if you just want to reserve a space for a photo:
565
566 % \begin{IEEEbiography}{Michael Shell}
567 % Biography text here.
568 % \end{IEEEbiography}
569
570 % % if you will not have a photo at all:
571 % \begin{IEEEbiographynophoto}{John Doe}
572 % Biography text here.
573 % \end{IEEEbiographynophoto}
574
575 % % insert where needed to balance the two columns on the last page with
576 % % biographies
577 % %\newpage
578
579 % \begin{IEEEbiographynophoto}{Jane Doe}
580 % Biography text here.
581 % \end{IEEEbiographynophoto}
582
583 % You can push biographies down or up by placing
584 % a \vfill before or after them. The appropriate
585 % use of \vfill depends on what kind of text is
586 % on the last page and whether or not the columns
587 % are being equalized.
588
589 %\vfill
590
591 % Can be used to pull up biographies so that the bottom of the last one
592 % is flush with the other column.
593 %\enlargethispage{-5in}
594
595
596
597 % that's all folks
598 \end{document}